java实现数组元素全排列

问题:对序列进行全排列,例如 1 2 3的全排列有1 2 3 ,1 3 2,2 1 3,...共6种不同的排序方式,n个元素的数组的排序结果有n!个不同排序结果.实现该功能

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;

/*
 * 本方法使用递归调用的方式,复杂度为n!,有待优化
 */
public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		//构造一个数组,实现它的全排列
		String[] srcArr = { "a", "b", "c", "d" };
		//result即上面数组的全排列结果,以数组列表形式存储有n!个元素,每个元素为一个排列顺序的数组
		ArrayList result = testArrange(srcArr);
		//打印结果,
		while (!result.isEmpty()) {
			System.out.println(Arrays.toString(result.get(0)));
			result.remove(0);
		}
	}
/*
 * 全排列递归方法,n个元素的数组,分别将每个元素放置在第一位,剩下的顺序不变构造能n-1个元素的数组,递归调用本方法
 * 直至只有2个元素,交换顺序,返回
 */
	public static ArrayList testArrange(String[] srcArr) {
		ArrayList result = new ArrayList<>();
		int length = srcArr.length;
		//如果只有两个元素,那么只有两个排列,原顺序和交换后的顺序
		if (length == 2) {
			result.add(srcArr);
			result.add(exchangeElement(srcArr, 0, 1));
		} else {
			//从第一个元素到最后一个元素,依次取出,放置在第一个位置,
//			其他元素按照原来的顺序递归调用本方法,直至只有两个元素
			for (int i = 0; i < length; i++) {
				String[] before = new String[1];
//				befor用于存储第一个元素,
				before[0] = srcArr[i];
				String[] tmp = new String[length - 1];
//				tmp是原数组取出第i个元素放置在第一个位置后的剩下的数组
				tmp = reduceArr(srcArr, i);
				//对剩下的部分递归,实现全排列
				ArrayList afterList = testArrange(tmp);
				while (!afterList.isEmpty()) {
//					将第一个元素和剩下部分的全排列后的进行拼接
					result.add(appendArr(before, afterList.get(0)));
					afterList.remove(0);
				}
			}
		}
		return result;
	}
/*
 * 交换数组中i,和j两个元素的值
 */
	public static String[] exchangeElement(String[] srcArr, int i, int j) {
		String[] result = Arrays.copyOf(srcArr, srcArr.length);
		result[i] = srcArr[j];
		result[j] = srcArr[i];
		return result;
	}
/*
 * 数组中删除index位置的元素,其他元素顺序不变
 */
	public static String[] reduceArr(String[] srcArr, int index) {
//		删除后的数组,长度-1
		String[] result = new String[srcArr.length - 1];
		for (int i = 0, j = 0; i < result.length; i++, j++) {
			if (i == index)
				//在index位置的元素,跳过拷贝,拷贝下个元素
				j++;
			result[i] = srcArr[j];
		}
		return result;
	}
//将两个数组进行拼接,第一个参数在前,第二个参数数组在后返回一个数组
	public static String[] appendArr(String[] before, String[] after) {
		String[] result = new String[before.length + after.length];
		for (int i = 0, j = 0; i < result.length; i++) {
			if (i < before.length) {
				result[i] = before[i];
			} else {
				result[i] = after[j];
				j++;
			}
		}
		return result;
	}

}

结果为:

[a, b, c, d]
[a, b, d, c]
[a, c, b, d]
[a, c, d, b]
[a, d, b, c]
[a, d, c, b]
[b, a, c, d]
[b, a, d, c]
[b, c, a, d]
[b, c, d, a]
[b, d, a, c]
[b, d, c, a]
[c, a, b, d]
[c, a, d, b]
[c, b, a, d]
[c, b, d, a]
[c, d, a, b]
[c, d, b, a]
[d, a, b, c]
[d, a, c, b]
[d, b, a, c]
[d, b, c, a]
[d, c, a, b]
[d, c, b, a]