解题思路:
请先做前置题目「46. 全排列」。
本题和上一题的区别是数组中“存在重复元素”。当数组存在重复元素时,排列方案中也存在重复的排列方案。
为了排除这些重复方案,需在固定某位元素时,保证“每种元素只在此位固定一次”,即遇到重复元素时不交换,直接跳过,从而将生成重复排列的搜索分支进行“剪枝” 。
递归解析:
- 终止条件: 当
x = len(nums) - 1
时,代表所有位已固定(最后一位只有 $1$ 种情况),则将当前组合nums
转化为数组并加入res
,并返回。 - 递推参数: 当前固定位
x
。 - 递推工作: 初始化一个 Set ,用于排除重复的元素;将第
x
位元素与i
$\in$[x, len(nums)]
元素分别交换,并进入下层递归。- 剪枝: 若
nums[i]
在 Set 中,代表其是重复元素,因此 “剪枝” 。 - 将
nums[i]
加入 Set ,以便之后遇到重复元素时剪枝。 - 固定元素: 将元素
nums[i]
和nums[x]
交换,即固定nums[i]
为当前位元素。 - 开启下层递归: 调用
dfs(x + 1)
,即开始固定第x + 1
个元素。 - 还原交换: 将元素
nums[i]
和nums[x]
交换(还原之前的交换)。
- 剪枝: 若
下图中
list
对应文中的列表nums
,"abc"
对应123
。
<,,,,,,,,,,,,,,,>
代码:
Python
class Solution:
def permuteUnique(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
def dfs(x):
if x == len(nums) - 1:
res.append(list(nums)) # 添加排列方案
return
dic = set()
for i in range(x, len(nums)):
if nums[i] in dic: continue # 重复,因此剪枝
dic.add(nums[i])
nums[i], nums[x] = nums[x], nums[i] # 交换,将 nums[i] 固定在第 x 位
dfs(x + 1) # 开启固定第 x + 1 位元素
nums[i], nums[x] = nums[x], nums[i] # 恢复交换
res = []
dfs(0)
return res
Java
class Solution {
List<Integer> nums;
List<List<Integer>> res;
void swap(int a, int b) {
int tmp = nums.get(a);
nums.set(a, nums.get(b));
nums.set(b, tmp);
}
void dfs(int x) {
if (x == nums.size() - 1) {
res.add(new ArrayList<>(nums)); // 添加排列方案
return;
}
HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
for (int i = x; i < nums.size(); i++) {
if (set.contains(nums.get(i)))
continue; // 重复,因此剪枝
set.add(nums.get(i));
swap(i, x); // 交换,将 nums[i] 固定在第 x 位
dfs(x + 1); // 开启固定第 x + 1 位元素
swap(i, x); // 恢复交换
}
}
public List<List<Integer>> permuteUnique(int[] nums) {
this.res = new ArrayList<>();
this.nums = new ArrayList<>();
for (int num : nums) {
this.nums.add(num);
}
dfs(0);
return res;
}
}
C++
class Solution {
public:
vector<vector<int>> permuteUnique(vector<int>& nums) {
dfs(nums, 0);
return res;
}
private:
vector<vector<int>> res;
void dfs(vector<int> nums, int x) {
if (x == nums.size() - 1) {
res.push_back(nums); // 添加排列方案
return;
}
set<int> st;
for (int i = x; i < nums.size(); i++) {
if (st.find(nums[i]) != st.end())
continue; // 重复,因此剪枝
st.insert(nums[i]);
swap(nums[i], nums[x]); // 交换,将 nums[i] 固定在第 x 位
dfs(nums, x + 1); // 开启固定第 x + 1 位元素
swap(nums[i], nums[x]); // 恢复交换
}
}
};
复杂度分析:
- 时间复杂度 $O(N!N)$ : 与上一题相同 。
- 空间复杂度 $O(N^2)$ : 递归中辅助 Set 累计存储的元素数量最多为 $N + (N-1) + ... + 2 + 1 = (N+1)N/2$ ,因此占用 $O(N^2)$ 的额外空间。