31. Next Permutation

Arai60/08. Next Permutation/Makefile

@@ -0,0 +1,9 @@
+NAME = a.out
+SRC = main.cpp
+CXX = g++
+CXXFLAGS = -Wall -Wextra -Werror -std=c++11
+
+all: $(NAME)
+
+$(NAME): $(SRC) step3.hpp
+	$(CXX) -o $(NAME) $(SRC) $(CXXFLAGS)

Arai60/08. Next Permutation/main.cpp

@@ -0,0 +1,30 @@
+#include "step3.hpp"
+#include <iostream>
+#include <vector>
+
+#define T(...)                                                                 \
+  [&] {                                                                        \
+    std::cout << #__VA_ARGS__ " -> ";                                          \
+    std::vector<int> nums{__VA_ARGS__};                                        \
+    solution.nextPermutation(nums);                                            \
+    print_arr(nums);                                                           \
+  }()
+void print_arr(std::vector<int> &nums) {
+  std::cout << "[";
+  for (auto it = nums.begin(), end = nums.end(); it != end; ++it) {
+    std::cout << *it;
+    if (it + 1 != nums.end()) {
+      std::cout << ",";
+    }
+  }
+  std::cout << "]" << std::endl;
+}
+
+int main() {
+  Solution solution;
+  T({1, 2, 3});
+  T({1, 3, 2});
+  T({3, 2, 1});
+  T({1, 1, 5});
+  T({4, 5, 7, 6, 3, 2, 1});
+}

Arai60/08. Next Permutation/step1.hpp

@@ -0,0 +1,64 @@
+/*
+  何がわからなかったか
+   - 次のpermutationを求めるためのステップの着想を得るのが難しかった
+
+  何を考えて解いていたか
+   1. From the tail, find the first asc pair (i, i+1)
+   2. find j where nums[j] > nums[i] and j in (i+1, tail)
+   3. swap(i, j)
+   4. sort(i+1, tail)
+
+  正解してから気づいたこと
+   - algorithm系(lower_bound, upper_bound, findなど)を使えば短く綺麗に書けそう
+   - いつもalgorithm系はcppreferenceを見て、何度か失敗しながらじゃないと書けない
+   - 後ろからiterateするにはrbeginとrendを使えばよさそう
+*/
+class Solution {
+public:
+  void nextPermutation(vector<int> &nums) {
+    // [1,2,3,4]
+    // [1,2,4,3]
+    // [1,3,2,4]
+    // [1,3,4,2]
+    // [1,4,2,3]
+    // [1,4,3,2]
+    // [2,1,3,4]
+    // ...
+
+    // 1. From the tail, find the first asc pair (i, i+1)
+    // 2. find j where nums[j] > nums[i] and j in (i+1, tail)
+    // 3. swap(i, j)
+    // 4. sort(i+1, tail)
+
+    int tail = nums.size() - 1;
+    int i, j;
+    // 1. Find the first ASC pair nums[i] and nums[i+1]
+    bool found = false;
+    for (i = tail - 1; i >= 0; --i) {
+      if (nums[i] < nums[i + 1]) {
+        found = true;
+        break;
+      }
+    }
+    if (!found) {
+      std::sort(nums.begin(), nums.end());
+      return;
+    }
+    // 2. Find j
+    found = false;
+    for (j = tail; j >= i + 1; --j) {
+      if (nums[j] > nums[i]) {
+        found = true;
+        break;
+      }
+    }
+    if (!found) {
+      std::sort(nums.begin(), nums.end());
+      return;
+    }
+    // 3. swap
+    std::swap(nums[i], nums[j]);
+    // 4. sort
+    std::sort(nums.begin() + i + 1, nums.end());
+  }
+};

Arai60/08. Next Permutation/step2.hpp

@@ -0,0 +1,55 @@
+/*
+ 講師陣はどのようなコメントを残すだろうか？
+ 他の人のコードを読んで考えたこと
+  - https://github.com/Yoshiki-Iwasa/Arai60/pull/63/files
+    1. Rustのlet Some, unreachable!マクロわかりやすくていい
+    2. pivotやsuccessorの名前がわかりやすい
+    3. pivotやsuccessorを見つける際がワンライナーで書けている。
+       C++だとどう書けるだろうか。
+    4. rpositionに当たるような右から見ていく関数はあっただろうか
+    https://doc.rust-lang.org/std/iter/trait.Iterator.html#method.rposition
+  - https://github.com/fhiyo/leetcode/pull/56/files
+    1. 二重ループのコードは計算量的に無駄があるし、何をしているのか
+       自分としては少しわかりにくいと感じたが、なるほど確かに短くは書けるのか。
+    2. 関数や変数名についてみんな迷っていたが、pivot, successorなどのようにその
+       変数がそもそも何なのか、概念を見つけられれば名前がつけやしのかもしれない。
+       そうではなく、手続きややっていることを説明しようとすると、長くてわかりに
+       くくなってしまうのだろう。
+       （そもそもprogram自体が指示の羅列なのだから読めばわかるもの）
+
+ 改善する時にかんがえたこと
+   1. algorithm関連 : cppreferenceを見てみて、使えそうな関数を探してみる
+    https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/find
+    https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/find_end
+    https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/adjacent_find
+    https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/lower_bound
+    https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/upper_bound
+    https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/iter_swap
+   2. Iterator関連 : cppreferenceを見てみて、使えそうな関数を探してみる
+    https://en.cppreference.com/w/cpp/iterator/rbegin
+    https://en.cppreference.com/w/cpp/iterator/rend
+    https://en.cppreference.com/w/cpp/iterator/prev
+    https://en.cppreference.com/w/cpp/iterator/next
+    https://en.cppreference.com/w/cpp/iterator/advance
+    https://en.cppreference.com/w/cpp/iterator/distance
+   3. rbeginとrendを使えば後ろから舐めていける
+   4. adjacent_findとupper_boundが今回の例にはピッタリ
+   5. reverse(begin, pivot)としておけば最初に降順ペアが見つからなかった場合にも
+      正しく動作するのでearly returnしなくても一箇所にまとめられる。
+ */
+class Solution {
+public:
+  void nextPermutation(std::vector<int> &nums) {
+    // Find the first DSC pair from the tail : [4,(5,7),6,3,2,1]
+    auto pivot =
+        std::adjacent_find(nums.rbegin(), nums.rend(), std::greater<int>());
+    if (pivot != nums.rend()) {
+      ++pivot; // to point to the second element of the pair :
+               // [4,(*5,7),6,3,2,1]
+      // to find the successor of pivot : [4,(*5,7),**6,3,2,1]
+      auto successor = std::upper_bound(nums.rbegin(), pivot, *pivot);
+      std::iter_swap(pivot, successor);
+    }
+    std::reverse(nums.rbegin(), pivot);
+  }
+};

Arai60/08. Next Permutation/step3.hpp

@@ -0,0 +1,93 @@
+/*
+  3問連続で正解するのにかかった時間 3:28
+
+  時間計算量: O(N)
+  空間計算量: O(1)
+*/
+#ifndef STEP3_H
+#define STEP3_H
+#include <algorithm>
+#include <iostream>
+#include <vector>
+class Solution {
+public:
+  void nextPermutation(std::vector<int> &nums) {
+    auto pivot =
+        std::adjacent_find(nums.rbegin(), nums.rend(), std::greater<int>());
+    if (pivot != nums.rend()) {
+      ++pivot;
+      auto successor = std::upper_bound(nums.rbegin(), pivot, *pivot);
+      std::iter_swap(pivot, successor);
+    }
+    std::reverse(nums.rbegin(), pivot);
+  }
+};
+
+/*
+ 自作してみたデータ構造や関数
+*/
+namespace playground {
+// https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/adjacent_find
+// 初めて使ったため
+template <class ForwardIt, class BinaryPred>
+ForwardIt adjacent_find(ForwardIt first, ForwardIt last, BinaryPred p) {
+  if (first == last)
+    return last;
+  ForwardIt next = first;
+  ++next;
+  while (next != last) {
+    if (p(*first, *next))
+      return first;
+    ++next;
+    ++first;
+  }
+  return last;
+}
+
+// https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/upper_bound
+// Searches for the first element in the partitioned range [first, last) which
+// is ordered AFTER value. いつもlower_boundと使い方を迷うため
+template <class ForwardIt,
+          class T = typename std::iterator_traits<ForwardIt>::value_type>
+ForwardIt upper_bound(ForwardIt first, ForwardIt last, const T &value) {
+  return upper_bound(first, last, value, std::less<T>());
+}
+
+template <class ForwardIt,
+          class T = typename std::iterator_traits<ForwardIt>::value_type,
+          class Compare>
+ForwardIt upper_bound(ForwardIt first, ForwardIt last, const T &value,
+                      Compare comp) {
+  auto lo = first, hi = last;
+  while (lo < hi) {
+    auto mid = lo + (hi - lo) / 2;
+    if (!comp(value, *mid)) {
+      // *mid <= value
+      // i.e. !(*mid > value)
+      lo = mid + 1;
+    } else {
+      hi = mid;
+    }
+  }
+  return lo;
+}
+
+// https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/iter_swap
+// 初めて使った
+template <class ForwardIt1, class ForwardIt2>
+void iter_swap(ForwardIt1 a, ForwardIt2 b) {
+  std::swap(*a, *b);
+}
+
+// https://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/reverse
+template <class BidirIt> void reverse(BidirIt first, BidirIt last) {
+  --last;
+  while (first < last) {
+    std::swap(*first, *last);
+    ++first;
+    --last;
+  }
+}
+
+} // namespace playground
+#endif