每日算法001--递归与递推

问题：把 1∼n 这 n 个整数排成一行后随机打乱顺序，输出所有可能的次序。

答案：
其实就是求无重复元素的全排列，经典的dfs题。

dfs 最重要的是搜索顺序。用什么顺序遍历所有方案。

对于全排列问题，以 n = 3 为例，可以这样进行搜索：

假设有 3 个空位，从前往后填数字，每次填一个位置，填的数字不能和前面一样。

最开始的时候，三个空位都是空的：__ __ __

首先填写第一个空位，第一个空位可以填 1，填写后为：1 __ __

填好第一个空位，填第二个空位，第二个空位可以填 2，填写后为：1 2 __

填好第二个空位，填第三个空位，第三个空位可以填 3，填写后为： 1 2 3

这时候，空位填完，无法继续填数，所以这是一种方案，输出。

然后往后退一步，退到了状态：1 2 __ 。剩余第三个空位没有填数。第三个空位上除了填过的 3 ，没有其他数字可以填。

因此再往后退一步，退到了状态：1 __ __。第二个空位上除了填过的 2，还可以填 3。第二个空位上填写 3，填写后为：1 3 __

填好第二个空位，填第三个空位，第三个空位可以填 2，填写后为： 1 3 2

这时候，空位填完，无法继续填数，所以这是一种方案，输出。

然后往后退一步，退到了状态：1 3 __ 。剩余第三个空位没有填数。第三个空位上除了填过的 2，没有其他数字可以填。

因此再往后退一步，退到了状态：1 __ __。第二个空位上除了填过的 2，3，没有其他数字可以填。

因此再往后退一步，退到了状态：__ __ __。第一个空位上除了填过的 1，还可以填 2。第一个空位上填写 2，填写后为：2 __ __

填好第一个空位，填第二个空位，第二个空位可以填 1，填写后为：2 1 __

填好第二个空位，填第三个空位，第三个空位可以填 3，填写后为：2 1 3

这时候，空位填完，无法继续填数，所以这是一种方案，输出。

然后往后退一步，退到了状态：2 1 __ 。剩余第三个空位没有填数。第三个空位上除了填过的 3，没有其他数字可以填。

因此再往后退一步，退到了状态：2 __ __。第二个空位上除了填过的 1，还可以填 3。第二个空位上填写 3，填写后为：2 3 __

填好第二个空位，填第三个空位，第三个空位可以填 1，填写后为：2 3 1

这时候，空位填完，无法继续填数，所以这是一种方案，输出。

然后往后退一步，退到了状态：2 3 __ 。剩余第三个空位没有填数。第三个空位上除了填过的 1，没有其他数字可以填。

因此再往后退一步，退到了状态：2 __ __。第二个空位上除了填过的 1，3，没有其他数字可以填。

因此再往后退一步，退到了状态：__ __ __。第一个空位上除了填过的 1，2，还可以填 3。第一个空位上填写 3，填写后为：3 __ __

填好第一个空位，填第二个空位，第二个空位可以填 1，填写后为：3 1 __

填好第二个空位，填第三个空位，第三个空位可以填 2，填写后为：3 1 2

这时候，空位填完，无法继续填数，所以这是一种方案，输出。

然后往后退一步，退到了状态：3 1 __ 。剩余第三个空位没有填数。第三个空位上除了填过的 2，没有其他数字可以填。

因此再往后退一步，退到了状态：3 __ __。第二个空位上除了填过的 1，还可以填 2。第二个空位上填写 2，填写后为：3 2 __

填好第二个空位，填第三个空位，第三个空位可以填 1，填写后为：3 2 1

这时候，空位填完，无法继续填数，所以这是一种方案，输出。

然后往后退一步，退到了状态：3 2 __ 。剩余第三个空位没有填数。第三个空位上除了填过的 1，2，没有其他数字可以填。

因此再往后退一步，退到了状态：3 __ __。第二个空位上除了填过的 1，2，没有其他数字可以填。

因此再往后退一步，退到了状态：__ __ __。第一个空位上除了填过的 1，2，3，没有其他数字可以填。

此时深度优先搜索结束，输出了所有的方案。

算法：
用 path 数组保存排列，当排列的长度为 n 时，是一种方案，输出。
用 state 数组表示数字是否用过。当 state[i] 为 1 时：i 已经被用过，state[i] 为 0 时，i 没有被用过。
dfs(i) 表示的含义是：在 path[i] 处填写数字，然后递归的在下一个位置填写数字。
回溯：第 i 个位置填写某个数字的所有情况都遍历后， 第 i 个位置填写下一个数字。

`#include < iostream >
using namespace std;
const int N = 10;
int path[N];//保存序列
int state[N];//数字是否被用过
int n;
void dfs(int u)
{
if(u > n)//数字填完了，输出
{
for(int i = 1; i <= n; i++)//输出方案
cout << path[i] << " ";
cout << endl;
}
for(int i = 1; i <= n; i++)//空位上可以选择的数字为:1 ~ n
{
if(!state[i])//如果数字 i 没有被用过
{
path[u] = i;//放入空位
state[i] = 1;//数字被用，修改状态
dfs(u + 1);//填下一个位
state[i] = 0;//回溯，取出 i
}
}
}

int main()
{
cin >> n;
dfs(1);
return 0;
}`

时间复杂度为 O(n*n!)。

空间复杂度为 O(n)。