K- संयोजनों का तेज अनुक्रमण


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मैं एक पुरानी समस्या पर फिर से विचार कर रहा हूं जो मैं कुछ समय पहले काम कर रहा था।

एक विशिष्ट परिदृश्य है "3 बिट्स को 8 बिट पूर्णांक के भीतर सेट किया जाता है", अर्थात 00000111।

नेस्टेड लूप द्वारा 3 सेट बिट्स के साथ सभी अद्वितीय संयोजनों को आसानी से (क्रम में) उत्पन्न किया जा सकता है। मैं जिस चीज में दिलचस्पी रखता हूं वह है मैपिंग इंडेक्स <-> कॉम्बिनेशन, यानी "00001011" दूसरा संयोजन (या शून्य आधारित इंडेक्स में "1") होगा।

अब तक, मैंने सभी संयोजनों के माध्यम से भाग लिया और उन्हें एक तालिका में संग्रहीत किया, जिससे लुक अप इंडेक्स बना -> बातचीत ओ (1) ऑपरेशन। अन्य दिशा O (ln (n)) है जिसमें बाइसेक्ट खोज होती है।

हालांकि, नकारात्मक पक्ष यह है कि यह स्पष्ट रूप से मेमोरी पर भारी है यदि हम डोमेन बढ़ाते हैं, तो एक बिंदु तक जहां यह संभव नहीं है।

किसी दिए गए संयोजन के लिए n.th संयोजन या सूचकांक की गणना करने का एक सरल तरीका क्या होगा? संयोजनों का क्रम अच्छा होगा, लेकिन अनिवार्य नहीं है।



@MichaelT आपके लिंक प्रश्न को संबोधित नहीं करते हैं - संयोजनों पर पुनरावृत्ति समस्या नहीं है। यह सूचकांकों और संयोजनों की मैपिंग के बारे में है। "11001000" को देखते हुए, सूचकांक (या गणना संख्या यदि आप करेंगे) क्या है? सूचकांक 1673 का क्या कोड है?
इको

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आह, उस मामले में आपको OEIS उपयोगी लग सकता है। उदाहरण के लिए, अनुक्रम 3,5,6,9,10,12,17,18 हमें दो अलग-अलग शक्तियों का योग देता है जो गणितीय शब्दजाल में "दो बिट्स" कहने का एक और तरीका है। वहाँ के विभिन्न सूत्र nth मान की गणना के विभिन्न तरीके दिखाते हैं।

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8-बिट पूर्णांक में किसी भी बिट पेटेंट के केवल 256 संयोजन होते हैं जो स्टोर करने के लिए तुच्छ होते हैं (और किसी भी चालाक की तुलना में कम जगह लेगा)। आपके लक्ष्य / अनुमानित बिट काउंट क्या हैं?
9000

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जैसा कि कहीं और खोदा गया है, इसे एक संयोजन संख्या प्रणाली के रूप में जाना जाता है , और गोस्पर की हैक ओ (1) में कर सकता है। तर्क HACKMEM 175 में किया गया था और इस ब्लॉग पोस्ट में समझाया गया है ( मूल काफी महत्वपूर्ण है)।

जवाबों:


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एन-वें संयोजन उत्पन्न करने को "अनरैंकिंग" एल्गोरिदम कहा जाता है। ध्यान दें कि क्रमपरिवर्तन और संयोजन अक्सर समस्या के मानकीकरण के तरीके से समान हो सकते हैं। वास्तव में समस्या क्या है यह जानने के बिना, सटीक सही दृष्टिकोण की सिफारिश करना मुश्किल है, और वास्तव में, अधिकांश दहनशील समस्याओं के लिए आमतौर पर कई अलग-अलग रैंकिंग / अपरिष्कृत एल्गोरिदम संभव हैं।

एक अच्छा संसाधन क्रेहर और स्टिन्सन द्वारा "कॉम्बिनेटरियल एल्गोरिदम" है। इस पुस्तक में कई अच्छी रैंकिंग हैं और स्पष्ट एल्गोरिदम स्पष्ट रूप से समझाया गया है। अधिक उन्नत संसाधन हैं, लेकिन मैं क्रेहर को एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में सुझाऊंगा। एक अप्रतिष्ठित एल्गोरिथ्म के एक उदाहरण के रूप में निम्नलिखित पर विचार करें:

/** PKSUL : permutation given its rank, the slots and the total number of items
 *  A combinatorial ranking is number of the permutation when sorted in lexicographical order
 *  Example:  given the set { 1, 2, 3, 4 } the ctItems is 4, if the slot count is 3 we have:
 *     1: 123    7: 213   13: 312   19: 412
 *     2: 124    8: 214   14: 314   20: 413
 *     3: 132    9: 231   15: 321   21: 421
 *     4: 134   10: 234   16: 324   22: 423
 *     5: 142   11: 241   17: 341   23: 431
 *     6: 143   12: 243   18: 342   24: 432
 *  From this we can see that the rank of { 2, 4, 1 } is 11, for example. To unrank the value of 11:
 *       unrank( 11 ) = { 11 % (slots - digit_place)!, unrank( remainder ) }
 * @param rank           the one-based rank of the permutation
 * @param ctItems        the total number of items in the set
 * @param ctSlots        the number of slots into which the permuations are generated
 * @param zOneBased      whether the permutation array is one-based or zero-based
 * @return               zero- or one-based array containing the permutation out of the set { ctItems, 1,...,ctItems }
 */
public static int[] pksul( final int rank, final int ctItems, final int ctSlots, boolean zOneBased ){
    if( ctSlots <= 0 || ctItems <= 0 || rank <= 0 ) return null;
    long iFactorial = factorial_long( ctItems - 1 ) / factorial_long( ctItems - ctSlots );
    int lenPermutation = zOneBased ? ctSlots + 1 : ctSlots;
    int[] permutation = new int[ lenPermutation ];
    int[] listItemsRemaining = new int[ ctItems + 1 ];
    for( int xItem = 1; xItem <= ctItems; xItem++ ) listItemsRemaining[xItem] = xItem; 
    int iRemainder = rank - 1;
    int xSlot = 1;
    while( true ){
        int iOrder = (int)( iRemainder / iFactorial ) + 1;
        iRemainder = (int)( iRemainder % iFactorial );
        int iPlaceValue = listItemsRemaining[ iOrder ];
        if( zOneBased ){
            permutation[xSlot] = iPlaceValue;
        } else {
            permutation[xSlot - 1] = iPlaceValue;
        }
        for( int xItem = iOrder; xItem < ctItems; xItem++ ) listItemsRemaining[xItem] = listItemsRemaining[xItem + 1]; // shift remaining items to the left
        if( xSlot == ctSlots ) break;
        iFactorial /= ( ctItems - xSlot );
        xSlot++;
    }
    if( zOneBased ) permutation[0] = ctSlots;
    return permutation;
}

यह क्रमपरिवर्तन अपरिवर्तनशील है, लेकिन जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कई मामलों में आप एक संयोजन को एक समान क्रमपरिवर्तन समस्या में परिवर्तित कर सकते हैं।

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