最近在IronScripter网站上有一个PowerShell挑战，需要一个n- choice -k的解决方案。我在那里发布了一个解决方案，但这里有一个更通用的版本。

AllK开关用于控制输出是长度为ChooseK的组合，还是长度为1到ChooseK的组合。 Prefix参数实际上是输出字符串的累加器，但其效果是为初始调用传递的值实际上会为每一行输出添加前缀。

function Get-NChooseK
{

    [CmdletBinding()]

    Param
    (

        [String[]]
        $ArrayN

    ,   [Int]
        $ChooseK

    ,   [Switch]
        $AllK

    ,   [String]
        $Prefix = ''

    )

    PROCESS
    {
        # Validate the inputs
        $ArrayN = $ArrayN | Sort-Object -Unique

        If ($ChooseK -gt $ArrayN.Length)
        {
            Write-Error "Can't choose $ChooseK items when only $($ArrayN.Length) are available." -ErrorAction Stop
        }

        # Control the output
        $firstK = If ($AllK) { 1 } Else { $ChooseK }

        # Get combinations
        $firstK..$ChooseK | ForEach-Object {

            $thisK = $_

            $ArrayN[0..($ArrayN.Length-($thisK--))] | ForEach-Object {
                If ($thisK -eq 0)
                {
                    Write-Output ($Prefix+$_)
                }
                Else
                {
                    Get-NChooseK -Array ($ArrayN[($ArrayN.IndexOf($_)+1)..($ArrayN.Length-1)]) -Choose $thisK -AllK:$false -Prefix ($Prefix+$_)
                }
            }

        }
    }

}

例如:

PS C:\>$ArrayN  = 'E','B','C','A','D'
PS C:\>$ChooseK = 3
PS C:\>Get-NChooseK -ArrayN $ArrayN -ChooseK $ChooseK
ABC
ABD
ABE
ACD
ACE
ADE
BCD
BCE
BDE
CDE

不需要进行集合操作。这个问题几乎和循环K个嵌套循环一样，但你必须小心索引和边界(忽略Java和OOP的东西):

 public class CombinationsGen {
    private final int n;
    private final int k;
    private int[] buf;

    public CombinationsGen(int n, int k) {
        this.n = n;
        this.k = k;
    }

    public void combine(Consumer<int[]> consumer) {
        buf = new int[k];
        rec(0, 0, consumer);
    }

    private void rec(int index, int next, Consumer<int[]> consumer) {
        int max = n - index;

        if (index == k - 1) {
            for (int i = 0; i < max && next < n; i++) {
                buf[index] = next;
                next++;
                consumer.accept(buf);
            }
        } else {
            for (int i = 0; i < max && next + index < n; i++) {
                buf[index] = next;
                next++;
                rec(index + 1, next, consumer);
            }
        }
    }
}

像这样使用:

 CombinationsGen gen = new CombinationsGen(5, 2);

 AtomicInteger total = new AtomicInteger();
 gen.combine(arr -> {
     System.out.println(Arrays.toString(arr));
     total.incrementAndGet();
 });
 System.out.println(total);

获得预期的结果:

[0, 1]
[0, 2]
[0, 3]
[0, 4]
[1, 2]
[1, 3]
[1, 4]
[2, 3]
[2, 4]
[3, 4]
10

最后，将索引映射到您可能拥有的任何数据集。

《计算机程序设计艺术》第4卷第3册有大量这样的内容，它们可能比我描述的更适合你的特定情况。

格雷码

你会遇到的一个问题当然是内存，很快，你会在你的集合中遇到20个元素的问题——20C3 = 1140。如果你想遍历这个集合，最好使用修改过的灰码算法，这样你就不会把它们都保存在内存中。这将从前一个组合中生成下一个组合并避免重复。有很多不同的用途。我们想要最大化连续组合之间的差异吗?最小化?等等。

一些描述灰色代码的原始论文:

Hamilton路径与最小变化算法 相邻交换组合生成算法

以下是涉及该主题的其他一些论文:

Eades、Hickey、Read相邻交换组合生成算法的高效实现(PDF, Pascal代码) 结合发电机 组合灰色编码综述(PostScript) 灰色编码的一种算法

Chase's Twiddle(算法)

菲利普·J·蔡斯，《算法382:N个对象中M个对象的组合》(1970)

该算法在C…

按字典顺序排列的组合索引(Buckles算法515)

还可以通过索引(按字典顺序)引用组合。意识到索引应该是基于索引从右到左的一些变化，我们可以构造一些应该恢复组合的东西。

So, we have a set {1,2,3,4,5,6}... and we want three elements. Let's say {1,2,3} we can say that the difference between the elements is one and in order and minimal. {1,2,4} has one change and is lexicographically number 2. So the number of 'changes' in the last place accounts for one change in the lexicographical ordering. The second place, with one change {1,3,4} has one change but accounts for more change since it's in the second place (proportional to the number of elements in the original set).

我所描述的方法是一种解构，从集合到索引，我们需要做相反的事情——这要复杂得多。这就是巴克尔斯解决问题的方法。我写了一些C来计算它们，做了一些小改动——我使用集合的索引而不是一个数字范围来表示集合，所以我们总是从0…n开始工作。 注意:

由于组合是无序的，{1,3,2}={1,2,3}——我们将它们按字典顺序排列。 该方法有一个隐式的0来开始第一个差值集。

词典顺序组合索引(麦卡弗里)

还有另一种方法:，它的概念更容易掌握和编程，但它没有Buckles的优化。幸运的是，它也不会产生重复的组合:

最大化的集合，其中。

例如:27 = C (6, 4) + C (5,3) + C (2, 2) + C(1, 1)。那么，第27个单词的字典组合是{1,2,5,6}，它们是你想要查找的任何集合的索引。下面的例子(OCaml)，需要选择函数，留给读者:

(* this will find the [x] combination of a [set] list when taking [k] elements *)
let combination_maccaffery set k x =
    (* maximize function -- maximize a that is aCb              *)
    (* return largest c where c < i and choose(c,i) <= z        *)
    let rec maximize a b x =
        if (choose a b ) <= x then a else maximize (a-1) b x
    in
    let rec iterate n x i = match i with
        | 0 -> []
        | i ->
            let max = maximize n i x in
            max :: iterate n (x - (choose max i)) (i-1)
    in
    if x < 0 then failwith "errors" else
    let idxs =  iterate (List.length set) x k in
    List.map (List.nth set) (List.sort (-) idxs)

一个小而简单的组合迭代器

为了教学目的，提供了以下两个算法。它们实现了一个迭代器和(更通用的)文件夹整体组合。 它们尽可能快，复杂度为O(nCk)。内存消耗受k约束。

我们将从迭代器开始，它将为每个组合调用用户提供的函数

let iter_combs n k f =
  let rec iter v s j =
    if j = k then f v
    else for i = s to n - 1 do iter (i::v) (i+1) (j+1) done in
  iter [] 0 0

更通用的版本将从初始状态开始调用用户提供的函数和状态变量。因为我们需要在不同的状态之间传递状态，所以我们不使用for循环，而是使用递归，

let fold_combs n k f x =
  let rec loop i s c x =
    if i < n then
      loop (i+1) s c @@
      let c = i::c and s = s + 1 and i = i + 1 in
      if s < k then loop i s c x else f c x
    else x in
  loop 0 0 [] x

我有一个用于project euler的排列算法，用python编写:

def missing(miss,src):
    "Returns the list of items in src not present in miss"
    return [i for i in src if i not in miss]


def permutation_gen(n,l):
    "Generates all the permutations of n items of the l list"
    for i in l:
        if n<=1: yield [i]
        r = [i]
        for j in permutation_gen(n-1,missing([i],l)):  yield r+j

If

n<len(l) 

你应该有所有你需要的组合，没有重复，你需要吗?

它是一个生成器，所以你可以这样使用它:

for comb in permutation_gen(3,list("ABCDEFGH")):
    print comb 

我的实现在c/c++

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <iconv.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    int opt = -1, min_len = 0, max_len = 0;
    char ofile[256], fchar[2], tchar[2];
    ofile[0] = 0;
    fchar[0] = 0;
    tchar[0] = 0;
    while((opt = getopt(argc, argv, "o:f:t:l:L:")) != -1)
    {
            switch(opt)
            {
                    case 'o':
                    strncpy(ofile, optarg, 255);
                    break;
                    case 'f':
                    strncpy(fchar, optarg, 1);
                    break;
                    case 't':
                    strncpy(tchar, optarg, 1);
                    break;
                    case 'l':
                    min_len = atoi(optarg);
                    break;
                    case 'L':
                    max_len = atoi(optarg);
                    break;
                    default:
                    printf("usage: %s -oftlL\n\t-o output file\n\t-f from char\n\t-t to char\n\t-l min seq len\n\t-L max seq len", argv[0]);
            }
    }
if(max_len < 1)
{
    printf("error, length must be more than 0\n");
    return 1;
}
if(min_len > max_len)
{
    printf("error, max length must be greater or equal min_length\n");
    return 1;
}
if((int)fchar[0] > (int)tchar[0])
{
    printf("error, invalid range specified\n");
    return 1;
}
FILE *out = fopen(ofile, "w");
if(!out)
{
    printf("failed to open input file with error: %s\n", strerror(errno));
    return 1;
}
int cur_len = min_len;
while(cur_len <= max_len)
{
    char buf[cur_len];
    for(int i = 0; i < cur_len; i++)
        buf[i] = fchar[0];
    fwrite(buf, cur_len, 1, out);
    fwrite("\n", 1, 1, out);
    while(buf[0] != (tchar[0]+1))
    {
        while(buf[cur_len-1] < tchar[0])
        {
            (int)buf[cur_len-1]++;
            fwrite(buf, cur_len, 1, out);
            fwrite("\n", 1, 1, out);
        }
        if(cur_len < 2)
            break;
        if(buf[0] == tchar[0])
        {
            bool stop = true;
            for(int i = 1; i < cur_len; i++)
            {
                if(buf[i] != tchar[0])
                {
                    stop = false;
                    break;
                }
            }
            if(stop)
                break;
        }
        int u = cur_len-2;
        for(; u>=0 && buf[u] >= tchar[0]; u--)
            ;
        (int)buf[u]++;
        for(int i = u+1; i < cur_len; i++)
            buf[i] = fchar[0];
        fwrite(buf, cur_len, 1, out);
        fwrite("\n", 1, 1, out);
    }
    cur_len++;
}
fclose(out);
return 0;
}

这里我的实现在c++，它写所有的组合到指定的文件，但行为可以改变，我在生成各种字典，它接受最小和最大长度和字符范围，目前只有ANSI支持，它足以满足我的需求

在Python中，利用递归的优势和所有事情都是通过引用完成的事实。对于非常大的集合，这将占用大量内存，但其优点是初始集合可以是一个复杂的对象。它只会找到唯一的组合。

import copy

def find_combinations( length, set, combinations = None, candidate = None ):
    # recursive function to calculate all unique combinations of unique values
    # from [set], given combinations of [length].  The result is populated
    # into the 'combinations' list.
    #
    if combinations == None:
        combinations = []
    if candidate == None:
        candidate = []

    for item in set:
        if item in candidate:
            # this item already appears in the current combination somewhere.
            # skip it
            continue

        attempt = copy.deepcopy(candidate)
        attempt.append(item)
        # sorting the subset is what gives us completely unique combinations,
        # so that [1, 2, 3] and [1, 3, 2] will be treated as equals
        attempt.sort()

        if len(attempt) < length:
            # the current attempt at finding a new combination is still too
            # short, so add another item to the end of the set
            # yay recursion!
            find_combinations( length, set, combinations, attempt )
        else:
            # the current combination attempt is the right length.  If it
            # already appears in the list of found combinations then we'll
            # skip it.
            if attempt in combinations:
                continue
            else:
                # otherwise, we append it to the list of found combinations
                # and move on.
                combinations.append(attempt)
                continue
    return len(combinations)

你可以这样使用它。传递'result'是可选的，所以你可以用它来获取可能组合的数量…尽管这样做效率很低(最好通过计算来完成)。

size = 3
set = [1, 2, 3, 4, 5]
result = []

num = find_combinations( size, set, result ) 
print "size %d results in %d sets" % (size, num)
print "result: %s" % (result,)

您应该从测试数据中得到以下输出:

size 3 results in 10 sets
result: [[1, 2, 3], [1, 2, 4], [1, 2, 5], [1, 3, 4], [1, 3, 5], [1, 4, 5], [2, 3, 4], [2, 3, 5], [2, 4, 5], [3, 4, 5]]

如果你的集合是这样的，它也会工作得很好:

set = [
    [ 'vanilla', 'cupcake' ],
    [ 'chocolate', 'pudding' ],
    [ 'vanilla', 'pudding' ],
    [ 'chocolate', 'cookie' ],
    [ 'mint', 'cookie' ]
]