【Python】列表元素排序：itertools.permutations()

一、题目

This tool returns successive r length permutations of elements in an iterable.

If r is not specified or is None, then r defaults to the length of the iterable, and all possible full length permutations are generated.

Permutations are printed in a lexicographic sorted order. So, if the input iterable is sorted, the permutation tuples will be produced in a sorted order.

Sample Code

from itertools import permutations
 
print(permutations(['1', '2', '3']))
 
print(list(permutations(['1', '2', '3'])))
 
print(list(permutations(['1', '2', '3'], 2)))
 
print(list(permutations('abc', 3)))

>>>  <itertools.permutations object at 0x00000201DA6478E0>
>>> [('1', '2', '3'), ('1', '3', '2'), ('2', '1', '3'), ('2', '3', '1'), ('3', '1', '2'), ('3', '2', '1')]
>>> [('1', '2'), ('1', '3'), ('2', '1'), ('2', '3'), ('3', '1'), ('3', '2')]
>>> [('a', 'b', 'c'), ('a', 'c', 'b'), ('b', 'a', 'c'), ('b', 'c', 'a'), ('c', 'a', 'b'), ('c', 'b', 'a')]

Input Format

A single line containing the space separated string S and the integer value k.

Output Format

Print the permutations of the string S on separate lines.

Sample Input

HACK 2

Sample Output

 AC
AH
AK
CA
CH
CK
HA
HC
HK
KA
KC
KH

二、代码

from itertools import permutations
 
S, k = input().split()
k = int(k)
 
perms = list(permutations(S, k))
 
print(perms)
for perm in sorted(perms):
    print(''.join(perm))

from itertools import permutations
 
S, k = input().split()
k = int(k)
 
perms = list(permutations(S, k))
 
print(sorted(perms))
sorted_perms = sorted(perms, key=lambda p: ''.join(p))
for perm in sorted_perms:
    print(''.join(perm))

三、解读

S, k = input().split()
k = int(k)

• 读取用户输入的字符串，假设格式为 "string k"，其中 "string" 是由空格分隔的字符组成的字符串，k 是一个整数，表示排列的长度。
• 使用 split() 方法将输入的字符串分割成两部分：字符串 S 和整数 k。
• 将分割得到的 k 转换为整数类型，因为 split() 方法返回的是字符串。

perms = list(permutations(S, k))

• 使用 permutations(S, k) 生成字符串 S 的所有长度为 k 的排列。
• 将生成的排列转换为列表并存储在变量 perms 中。

for perm in sorted(perms):
    print(''.join(perm))

• 遍历 sorted(perms)，即排序后的排列列表。
• 对于每个排列 perm，使用 ''.join(perm) 将其从元组转换为字符串，并打印。

sorted_perms = sorted(perms, key=lambda p: ''.join(p))

• 使用 sorted() 函数和一个 lambda 表达式再次对 perms 列表进行排序。
• sorted()：是Python 的内置函数，用于对可迭代对象的元素进行排序，并返回一个新的排好序的列表。
• key=lambda p: ''.join(p) ：定义排序的依据：
  • lambda：匿名函数，用于创建一个简单的函数对象。
  • p：是 lambda 函数的参数，代表列表 perms 中的每个元素，每个元素都是一个排列的元组。
  • ''.join(p)：将元组 p 中的字符连接成一个字符串。因为元组中的字符需要按顺序拼接成字符串才能进行比较。

for perm in sorted_perms:
    print(''.join(perm))

• key=lambda p: ''.join(p) 指定了排序的关键字，使用排列转换为字符串的结果进行排序。
• 这步操作同样是多余的，因为 permutations() 已经生成了有序的排列。
• 遍历 sorted_perms，即使用 lambda 表达式排序后的排列列表。
• 对于每个排列 perm，将其转换为字符串并打印。

四、itertools.permutations() 通常用在什么地方？

itertools.permutations() 函数用于生成输入可迭代对象的所有可能排列。每个排列都是一个元素序列，其中输入序列的元素以不同的顺序出现。

itertools.permutations() 函数在需要探索所有可能的元素排列的场景中非常有用。由于它返回一个迭代器，因此在处理大量数据时也非常高效。需要注意的是，当输入序列较长时，排列的数量会阶乘增长，可能会导致性能问题。在使用时需要考虑输入序列的长度和实际需求。

1、数学和算法问题：

        解决需要找出所有可能元素顺序的问题，例如排列组合问题。

2、密码学：

        生成密码或秘钥的所有可能排序，用于暴力破解或密码分析。

3、数据加密：

        在某些加密技术中，可能需要对数据进行重新排列以增加安全性。

4、机器学习和数据科学：

        在特征工程或模型训练中，尝试不同的特征组合排列。

5、游戏开发：

        用于生成游戏中所有可能的关卡布局或敌人配置。

6、调度和优化问题：

        在解决调度问题时，找出所有可能的任务序列，例如作业调度、课程表安排等。

7、文本处理：

        对文本中的单词或字符进行重新排列，用于生成文本的变体或进行语言模型训练。

8、艺术和设计：

        在艺术作品或设计中生成图案或颜色的所有可能组合。