如何从一组对象生成组合？

Question

我需要从一组 7 个对象中获取所有可能的 5 个对象的组合。不重复的组合（选择顺序无所谓，相同对象按不同顺序选择视为相同组合）

我有实现，它工作正常并产生正确的结果：

String[] vegetablesSet = {"Pepper", "Cabbage", "Tomato", "Carrot", "Beans", "Cucumber", "Peas"};
final int SALAD_COMBINATION_SIZE = 5; // Example: {"Tomato", "Cabbage", "Cucumber", "Pepper", "Carrot"} 

Set<Set<String>> allSaladCombinations = new HashSet<>();
for (int i = 1, max = 1 << vegetablesSet.length; i < max; i++) {
   Set<String> set = new HashSet<>();
   int count = 0;
   for (int j = 0, k = 1; j < vegetablesSet.length; j++, k <<= 1) {
      if ((k & i) != 0) {
         set.add(vegetablesSet[j]);
         count++;
      }
   }
   if (count == SALAD_COMBINATION_SIZE) {
      allSaladCombinations.add(set);
   }
}

for (Set<String> set : allSaladCombinations) {
   for (String vegatable : set) {
      System.out.print(vegatable + " ");
   }
   System.out.println();
}

输出正确：已找到 21 个正确的组合。

但它使用了按位运算符，在我看来，它的可读性、可维护性和可扩展性都不是很好。我想将其重构或完全重写为更灵活、更易于理解的面向对象方法。我对如何使用 OOP 和递归。

非常感兴趣

我没有在我的项目中使用 Google Guava、Apache Commons 或 CombinatoricsLib。而且我不想只为一种方法包含整个第三方库。我在网站上搜索类似问题，但只发现了很好的清晰排列实现：

这些情况的含义有些相似，但对象的顺序对我来说并不重要，在我的情况下，它们被认为是相同的组合，不应计算。

Answer 1

您可以试试这段代码：

    public static void main(String[] args) {
        String[] vegetablesSet = { "Pepper", "Cabbage", "Tomato", "Carrot", "Beans", "Cucumber", "Peas" };
        Set<Set<String>> result = new HashSet<>();      
        combinations(vegetablesSet, new ArrayList<>(), result, 5, 0);
        result.forEach(System.out::println);
    }

    public static void combinations(String[] values, List<String> current, Set<Set<String>> accumulator, int size, int pos) {
        if (current.size() == size) {
            Set<String> toAdd = current.stream().collect(Collectors.toSet());
            if (accumulator.contains(toAdd)) {
                throw new RuntimeException("Duplicated value " + current);
            }
            accumulator.add(toAdd);
            return;
        }
        for (int i = pos; i <= values.length - size + current.size(); i++) {
            current.add(values[i]);
            combinations(values, current, accumulator, size, i + 1);
            current.remove(current.size() - 1);
        }
    }

基本思想是仅从当前位置开始获取元素并使用递归来混合不同的选项。

如果你想要一个更简单的方法调用，你可以像这样创建一个包装方法：

    public static Set<Set<String>> combinations(String[] values) {
        Set<Set<String>> result = new HashSet<>();
        combinations(values, new ArrayList<>(), result, SALAD_COMBINATION_SIZE, 0);
        return result;
    }

编辑：另一种方法是对 1 和 0 进行不同的排列（在本例中为 5 个 1 和 2 个 0）以创建掩码，然后在组合中进行转换。我觉得它比以前的解决方案更自然，因为它不使用循环，除了掩码应用程序（在流操作中隐含）：

    public static void combinations2(String[] values, String current, Set<Set<String>> accumulator, int ones, int zeroes) {
        if (ones + zeroes == 0) {
            accumulator.add(IntStream.range(0, values.length)
                    .filter(position -> '1' == current.charAt(position))
                    .mapToObj(position -> values[position])
                    .collect(Collectors.toSet()));
            return;
        }
        if (ones > 0) {
            combinations2(values, current + "1", accumulator, ones - 1, zeroes);
        }
        if (zeroes > 0) {
            combinations2(values, current + "0", accumulator, ones, zeroes - 1);
        }
    }

包装方法：

public static Set<Set<String>> combinations(String[] values) {
        Set<Set<String>> result = new HashSet<>();
        combinations2(values, "", result, SALAD_COMBINATION_SIZE, values.length - SALAD_COMBINATION_SIZE);
        return result;
    }

如何从一组对象生成组合？

How to generate combinations from a set of objects?

java

algorithm

oop

java-8

combinatorics