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循环码排列
给你两个整数 n 和 start 。你的任务是返回任意 (0,1,2,,...,2^n-1) 的排列 p ,并且满足: p[0] = start p[i] 和 p[i+1] 的二进制表示形式只有一位不同 p[0] 和 p[2^n -1] 的二进制表示形式也只有一位不同 示例 1: 输入: n = 2…
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题型
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代码语言
3
相关题
当前训练重点
中等 · 回溯·pruning
答案摘要
我们观察题目中的排列,可以发现,它的二进制表示中,任意两个(包括首尾)相邻的数只有一位二进制数不同。这种编码方式就是格雷码,它是我们在工程中会遇到的一种编码方式。 二进制码转换成二进制格雷码,其法则是保留二进制码的最高位作为格雷码的最高位,而次高位格雷码为二进制码的高位与次高位相异或,而格雷码其余各位与次高位的求法相类似。
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题目描述
给你两个整数 n 和 start。你的任务是返回任意 (0,1,2,,...,2^n-1) 的排列 p,并且满足:
p[0] = startp[i]和p[i+1]的二进制表示形式只有一位不同p[0]和p[2^n -1]的二进制表示形式也只有一位不同
示例 1:
输入:n = 2, start = 3
输出:[3,2,0,1]
解释:这个排列的二进制表示是 (11,10,00,01)
所有的相邻元素都有一位是不同的,另一个有效的排列是 [3,1,0,2]
示例 2:
输入:n = 3, start = 2 输出:[2,6,7,5,4,0,1,3] 解释:这个排列的二进制表示是 (010,110,111,101,100,000,001,011)
提示:
1 <= n <= 160 <= start < 2^n
解题思路
方法一:二进制码转格雷码
我们观察题目中的排列,可以发现,它的二进制表示中,任意两个(包括首尾)相邻的数只有一位二进制数不同。这种编码方式就是格雷码,它是我们在工程中会遇到的一种编码方式。
二进制码转换成二进制格雷码,其法则是保留二进制码的最高位作为格雷码的最高位,而次高位格雷码为二进制码的高位与次高位相异或,而格雷码其余各位与次高位的求法相类似。
假设某个二进制数表示为 ,其格雷码表示为 。最高位保留,所以 ;而其它各位 ,其中 。
因此,对于一个整数 ,我们可以用函数 得到其格雷码:
int gray(x) {
return x ^ (x >> 1);
}
我们可以直接将 这些整数转换成对应的格雷码数组,然后找到 在格雷码数组中的位置,将格雷码数组从该位置开始截取,再将截取的部分拼接到格雷码数组的前面,就得到了题目要求的排列。
时间复杂度 ,空间复杂度 。其中 为题目给定的整数。
class Solution:
def circularPermutation(self, n: int, start: int) -> List[int]:
g = [i ^ (i >> 1) for i in range(1 << n)]
j = g.index(start)
return g[j:] + g[:j]
复杂度分析
| 指标 | 值 |
|---|---|
| 时间 | Depends on the final approach |
| 空间 | Depends on the final approach |
面试官常问的追问
外企场景- question_mark
Candidate demonstrates an understanding of Gray code and its application in generating valid sequences.
- question_mark
Candidate efficiently uses bit manipulation to minimize unnecessary computation.
- question_mark
Candidate identifies and explains the pruning strategy used in backtracking for optimization.
常见陷阱
外企场景- error
Failing to implement pruning in backtracking, leading to inefficient searches.
- error
Incorrectly transitioning between numbers that don't differ by exactly one bit.
- error
Not leveraging Gray code for an optimal solution.
进阶变体
外企场景- arrow_right_alt
Changing the start value, which may require a different traversal order.
- arrow_right_alt
Exploring more efficient search algorithms for generating the sequence.
- arrow_right_alt
Extending the problem to handle larger values of n (beyond 16).