From Gossip@caterpillar

Algorithm Gossip: 產生可能的集合

說明

給定一組數字或符號,產生所有可能的集合(包括空集合),例如給定1 2 3,則可能的集合為:{}、{1}、{1,2}、{1,2,3}、{1,3}、{2}、{2,3}、{3}。

解法

如果不考慮字典順序,則有個簡單的方法可以產生所有的集合,思考二進位數字加法,並注意1出現的位置,如果每個位置都對應一個數字,則由1所對應的數字所產生的就是一個集合,例如:
000 {}
001 {3}
010 {2}
011 {2,3}
100 {1}
101 {1,3}
110 {1,2}
111 {1,2,3}

瞭解這個方法之後,剩下的就是如何產生二進位數?有許多方法可以使用,您可以使用unsigned型別加上&位元運算來產生,這邊則是使用陣列搜 尋,首先陣列內容全為0,找第一個1,在還沒找到之前將走訪過的內容變為0,而第一個找到的0則變為 1,如此重複直到所有的陣列元素都變為1為止,例如:
000 => 100 => 010 => 110 => 001 => 101 => 011 => 111

如果要產生字典順序,例如若有4個元素,則:
{} => {1} => {1,2} => {1,2,3} => {1,2,3,4} =>
{1,2,4} =>
{1,3} => {1,3,4} =>
{1,4} =>
{2} => {2,3} => {2,3,4} =>
{2,4} =>
{3} => {3,4} =>
{4}

簡單的說,如果有n個元素要產生可能的集合,當依序產生集合時,如果最後一個元素是n,而倒數第二個元素是m的話,例如:
{a b c d e n}

則下一個集合就是{a b c d e+1},再依序加入後續的元素。

例如有四個元素,而當產生{1 2 3 4}集合時,則下一個集合就是{1 2 3+1},也就是{1 2 4},由於最後一個元素還是4,所以下一個集合就是{1 2+1},也就是{1 3},接下來再加入後續元素4,也就是{1 3 4},由於又遇到元素4,所以下一個集合是{1 3+1},也就是{1 4}。

實作

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h>

#define MAXSIZE 20

int main(void) {
char digit[MAXSIZE];
int i, j;
int n;

printf("輸入集合個數:");
scanf("%d", &n);

for(i = 0; i < n; i++)
digit[i] = '0';

printf("\n{}"); // 空集合

while(1) {
// 找第一個0,並將找到前所經過的元素變為0
for(i = 0; i < n && digit[i] == '1'; digit[i] = '0', i++);

if(i == n) // 找不到0
break;
else // 將第一個找到的0變為1
digit[i] = '1';

// 找第一個1,並記錄對應位置
for(i = 0; i < n && digit[i] == '0'; i++);

printf("\n{%d", i+1);

for(j = i + 1; j < n; j++)
if(digit[j] == '1')
printf(",%d", j + 1);

printf("}");
}

printf("\n");

return 0;
}

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h>

#define MAXSIZE 20

int main(void) {
int set[MAXSIZE];
int i, n, position = 0;

printf("輸入集合個數:");
scanf("%d", &n);
printf("\n{}");
set[position] = 1;

while(1) {
printf("\n{%d", set[0]); // 印第一個數
for(i = 1; i <= position; i++)
printf(",%d", set[i]);
printf("}");

if(set[position] < n) { // 遞增集合個數
set[position+1] = set[position] + 1;
position++;
}
else if(position != 0) { // 如果不是第一個位置
position--; // 倒退
set[position]++; // 下一個集合尾數
}
else // 已倒退至第一個位置
break;
}

printf("\n");

return 0;
}

public class PossibleSet {
public static void main(String[] args) {
char[] digit = new char[4];

for(int i = 0; i < digit.length; i++)
digit[i] = '0';

System.out.println("{}"); // 空集合

while(true) {
// 找第一個0,並將找到前所經過的元素變為0
int i;
for(i = 0; i < digit.length && digit[i] == '1';
digit[i] = '0', i++);

if(i == digit.length) // 找不到0
break;
else // 將第一個找到的0變為1
digit[i] = '1';

// 找第一個1,並記錄對應位置
for(i = 0; i < digit.length && digit[i] == '0'; i++);

System.out.print("{" + (i+1));

for(int j = i + 1; j < digit.length; j++)
if(digit[j] == '1')
System.out.print(", " + (j + 1));

System.out.println("}");
}
}
}

public class PossibleSet {
public static void main(String[] args) {
int[] set = new int[4];
int i, n, position = 0;

set[position] = 1;

while(true) {
System.out.print("{" + set[0]); // 印第一個數
for(i = 1; i <= position; i++)
System.out.print("," + set[i]);
System.out.print("}");

if(set[position] < set.length) { // 遞增集合個數
set[position+1] = set[position] + 1;
position++;
}
else if(position != 0) { // 如果不是第一個位置
position--; // 倒退
set[position]++; // 下一個集合尾數
}
else // 已倒退至第一個位置
break;
}

System.out.println();
}
}