具有独特价值的排列

问题描述 投票:65回答:15

itertools.permutations根据其位置而不是其值来生成其元素被视为唯一的位置。所以基本上我想避免像这样的重复:

>>> list(itertools.permutations([1, 1, 1]))
[(1, 1, 1), (1, 1, 1), (1, 1, 1), (1, 1, 1), (1, 1, 1), (1, 1, 1)]

之后过滤是不可能的,因为在我的情况下排列量太大了。

有人知道合适的算法吗?

非常感谢你!

编辑:

我基本上想要的是以下内容:

x = itertools.product((0, 1, 'x'), repeat=X)
x = sorted(x, key=functools.partial(count_elements, elem='x'))

这是不可能的,因为sorted创建了一个列表,而itertools.product的输出太大了。

对不起,我应该已经描述了实际问题。

python permutation itertools
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class unique_element:
    def __init__(self,value,occurrences):
        self.value = value
        self.occurrences = occurrences

def perm_unique(elements):
    eset=set(elements)
    listunique = [unique_element(i,elements.count(i)) for i in eset]
    u=len(elements)
    return perm_unique_helper(listunique,[0]*u,u-1)

def perm_unique_helper(listunique,result_list,d):
    if d < 0:
        yield tuple(result_list)
    else:
        for i in listunique:
            if i.occurrences > 0:
                result_list[d]=i.value
                i.occurrences-=1
                for g in  perm_unique_helper(listunique,result_list,d-1):
                    yield g
                i.occurrences+=1




a = list(perm_unique([1,1,2]))
print(a)

结果:

[(2, 1, 1), (1, 2, 1), (1, 1, 2)]

编辑(这是如何工作的):

我重写上面的程序更长但更易读。

我通常很难解释某些事情是如何起作用的,但让我试试。为了理解它是如何工作的,你必须理解一个类似但更简单的程序,它会产生重复的所有排列。

def permutations_with_replacement(elements,n):
    return permutations_helper(elements,[0]*n,n-1)#this is generator

def permutations_helper(elements,result_list,d):
    if d<0:
        yield tuple(result_list)
    else:
        for i in elements:
            result_list[d]=i
            all_permutations = permutations_helper(elements,result_list,d-1)#this is generator
            for g in all_permutations:
                yield g

这个程序显然要简单得多:d代表permutations_helper中的深度,并且有两个函数。一个函数是我们的递归算法的停止条件,另一个函数是传递的结果列表。

而不是返回每个结果,我们产生它。如果没有函数/运算符yield,我们必须在停止条件点将结果推送到某个队列。但是这样,一旦满足停止条件,结果就会通过所有堆栈传播到调用者。这就是目的 for g in perm_unique_helper(listunique,result_list,d-1): yield g所以每个结果都传播给调用者。

回到原始程序:我们有一个独特元素列表。在我们使用每个元素之前,我们必须检查它们中有多少仍可用于推送到result_list。使用此程序与permutations_with_replacement非常相似。不同之处在于每个元素的重复次数不能超过perm_unique_helper。


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这是问题的递归解决方案。

def permutation(num_array):
    res=[]
    if len(num_array) <= 1:
        return [num_array]
    for num in set(num_array):
        temp_array = num_array.copy()
        temp_array.remove(num)
        res += [[num] + perm for perm in permutation(temp_array)]
    return res

arr=[1,2,2]
print(permutation(arr))

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您可以创建一个使用collections.Counter从给定序列中获取唯一项及其计数的函数,并使用itertools.combinations为每个递归调用中的每个唯一项选择索引组合,并在选择所有索引时将索引映射回列表:

from collections import Counter
from itertools import combinations
def unique_permutations(seq):
    def index_permutations(counts, index_pool):
        if not counts:
            yield {}
            return
        (item, count), *rest = counts.items()
        rest = dict(rest)
        for indices in combinations(index_pool, count):
            mapping = dict.fromkeys(indices, item)
            for others in index_permutations(rest, index_pool.difference(indices)):
                yield {**mapping, **others}
    indices = set(range(len(seq)))
    for mapping in index_permutations(Counter(seq), indices):
        yield [mapping[i] for i in indices]

所以[''.join(i) for i in unique_permutations('moon')]回归:

['moon', 'mono', 'mnoo', 'omon', 'omno', 'nmoo', 'oomn', 'onmo', 'nomo', 'oonm', 'onom', 'noom']

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关于什么

np.unique(itertools.permutations([1, 1, 1]))

问题是排列现在是Numpy数组的行,因此使用更多的内存,但你可以像以前一样循环它们

perms = np.unique(itertools.permutations([1, 1, 1]))
for p in perms:
    print p

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前几天遇到了这个问题,同时解决了我自己的问题。我喜欢Luka Rahne的方法,但我认为在集合库中使用Counter类似乎是一种适度的改进。这是我的代码:

def unique_permutations(elements):
    "Returns a list of lists; each sublist is a unique permutations of elements."
    ctr = collections.Counter(elements)

    # Base case with one element: just return the element
    if len(ctr.keys())==1 and ctr[ctr.keys()[0]] == 1:
        return [[ctr.keys()[0]]]

    perms = []

    # For each counter key, find the unique permutations of the set with
    # one member of that key removed, and append the key to the front of
    # each of those permutations.
    for k in ctr.keys():
        ctr_k = ctr.copy()
        ctr_k[k] -= 1
        if ctr_k[k]==0: 
            ctr_k.pop(k)
        perms_k = [[k] + p for p in unique_permutations(ctr_k)]
        perms.extend(perms_k)

    return perms

此代码将每个排列作为列表返回。如果你给它一个字符串,它会给你一个排列列表,其中每个都是一个字符列表。如果您希望输出作为字符串列表(例如,如果您是一个可怕的人并且您想滥用我的代码来帮助您在Scrabble中作弊),请执行以下操作:

[''.join(perm) for perm in unique_permutations('abunchofletters')]

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在这种情况下,我想出了一个非常合适的使用itertools.product的实现(这是一个你想要所有组合的实现

unique_perm_list = [''.join(p) for p in itertools.product(['0', '1'], repeat = X) if ''.join(p).count() == somenumber]

这本质上是一个组合(n over k),其中n = X,somenumber = k itertools.product()从k = 0迭代到k = X后续的带有计数的过滤确保只输入具有正确数量的1的排列一个列表。当你计算n超过k并将其与len(unique_perm_list)进行比较时,你可以很容易地看到它有效


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我见过的这个问题的最佳解决方案是使用Knuth的“算法L”(正如Gerrat先前在原帖的评论中所述): http://stackoverflow.com/questions/12836385/how-can-i-interleave-or-create-unique-permutations-of-two-stings-without-recurs/12837695

一些时间:

排序[1]*12+[0]*12(2,704,156个独特的排列): 算法L→2.43 s Luke Rahne的解决方案→8.56秒 scipy.multiset_permutations()→16.8秒


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因为有时新问题被标记为重复,并且他们的作者被引用到这个问题,所以提及sympy为此目的具有迭代器可能是重要的。

>>> from sympy.utilities.iterables import multiset_permutations
>>> list(multiset_permutations([1,1,1]))
[[1, 1, 1]]
>>> list(multiset_permutations([1,1,2]))
[[1, 1, 2], [1, 2, 1], [2, 1, 1]]

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这依赖于实现细节,即排序的可迭代的任何排列都按排序顺序排除,除非它们是先前排列的重复。

from itertools import permutations

def unique_permutations(iterable, r=None):
    previous = tuple()
    for p in permutations(sorted(iterable), r):
        if p > previous:
            previous = p
            yield p

for p in unique_permutations('cabcab', 2):
    print p

('a', 'a')
('a', 'b')
('a', 'c')
('b', 'a')
('b', 'b')
('b', 'c')
('c', 'a')
('c', 'b')
('c', 'c')

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您可以尝试使用set:

>>> list(itertools.permutations(set([1,1,2,2])))
[(1, 2), (2, 1)]

设置的调用删除了重复项


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与Luka Rahne的回答大致相同,但更短更简单,恕我直言。

def unique_permutations(elements):
    if len(elements) == 1:
        yield (elements[0],)
    else:
        unique_elements = set(elements)
        for first_element in unique_elements:
            remaining_elements = list(elements)
            remaining_elements.remove(first_element)
            for sub_permutation in unique_permutations(remaining_elements):
                yield (first_element,) + sub_permutation

>>> list(unique_permutations((1,2,3,1)))
[(1, 1, 2, 3), (1, 1, 3, 2), (1, 2, 1, 3), ... , (3, 1, 2, 1), (3, 2, 1, 1)]

它通过设置第一个元素(遍历所有唯一元素)递归工作,并迭代所有剩余元素的排列。

让我们通过(1,2,3,1)的unique_permutations来看看它是如何工作的:

  • unique_elements是1,2,3
  • 让我们迭代它们:first_element以1开头。 remaining_elements是[2,3,1](即1,2,3,1减去前1) 我们迭代(递归地)通过剩余元素的排列:(1,2,3),(1,3,2),(2,1,3),(2,3,1),(3,1, 2),(3,2,1) 对于每个sub_permutation,我们插入first_element:(1,1,2,3),(1,1,3,2),...并得到结果。
  • 现在我们迭代到first_element = 2,并执行与上面相同的操作。 remaining_elements是[1,3,1](即1,2,3,1减去前2) 我们遍历其余元素的排列:(1,1,3),(1,3,1),(3,1,1) 对于每个sub_permutation,我们插入first_element:(2,1,1,3),(2,1,1,1),(2,3,1,1)......并得到结果。
  • 最后,我们对first_element = 3做同样的事情。

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这是我的10行解决方案:

class Solution(object):
    def permute_unique(self, nums):
        perms = [[]]
        for n in nums:
            new_perm = []
            for perm in perms:
                for i in range(len(perm) + 1):
                    new_perm.append(perm[:i] + [n] + perm[i:])
                    # handle duplication
                    if i < len(perm) and perm[i] == n: break
            perms = new_perm
        return perms


if __name__ == '__main__':
    s = Solution()
    print s.permute_unique([1, 1, 1])
    print s.permute_unique([1, 2, 1])
    print s.permute_unique([1, 2, 3])

---结果----

[[1, 1, 1]]
[[1, 2, 1], [2, 1, 1], [1, 1, 2]]
[[3, 2, 1], [2, 3, 1], [2, 1, 3], [3, 1, 2], [1, 3, 2], [1, 2, 3]]

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一种天真的方法可能是采取一组排列:

list(set(it.permutations([1, 1, 1])))
# [(1, 1, 1)]

但是,这种技术浪费地计算复制排列并丢弃它们。一个更有效的方法是more_itertools.distinct_permutations,一个third-party tool

import itertools as it

import more_itertools as mit


list(mit.distinct_permutations([1, 1, 1]))
# [(1, 1, 1)]

性能

使用更大的可迭代,我们将比较天真和第三方技术之间的表现。

iterable = [1, 1, 1, 1, 1, 1]
len(list(it.permutations(iterable)))
# 720

%timeit -n 10000 list(set(it.permutations(iterable)))
# 10000 loops, best of 3: 111 µs per loop

%timeit -n 10000 list(mit.distinct_permutations(iterable))
# 10000 loops, best of 3: 16.7 µs per loop

我们看到more_itertools.distinct_permutations的速度要快一个数量级。


细节

从源头开始,递归算法(如在接受的答案中所见)用于计算不同的排列,从而避免了浪费的计算。有关详细信息,请参阅source code


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听起来你正在寻找itertools.combinations()docs.python.org

list(itertools.combinations([1, 1, 1],3))
[(1, 1, 1)]

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在寻找自己的东西的时候碰到这个问题!

这是我做的:

def dont_repeat(x=[0,1,1,2]): # Pass a list
    from itertools import permutations as per
    uniq_set = set()
    for byt_grp in per(x, 4):
        if byt_grp not in uniq_set:
            yield byt_grp
            uniq_set.update([byt_grp])
    print uniq_set

for i in dont_repeat(): print i
(0, 1, 1, 2)
(0, 1, 2, 1)
(0, 2, 1, 1)
(1, 0, 1, 2)
(1, 0, 2, 1)
(1, 1, 0, 2)
(1, 1, 2, 0)
(1, 2, 0, 1)
(1, 2, 1, 0)
(2, 0, 1, 1)
(2, 1, 0, 1)
(2, 1, 1, 0)
set([(0, 1, 1, 2), (1, 0, 1, 2), (2, 1, 0, 1), (1, 2, 0, 1), (0, 1, 2, 1), (0, 2, 1, 1), (1, 1, 2, 0), (1, 2, 1, 0), (2, 1, 1, 0), (1, 0, 2, 1), (2, 0, 1, 1), (1, 1, 0, 2)])

基本上,制作一套并继续添加它。比制作​​那些占用太多记忆的列表等更好。希望它有助于下一个人注意:-)注释掉函数中的“更新”设置以查看差异。

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