如何编写C++版本的 Python powerset 函数

How to write C++ version of Python powerset function

本文关键字：Python powerset 函数 版本 何编写 C++      更新时间：2023-10-16

我想编写用于邻接矩阵的最大 clique 算法。我正在关注一个视频，该视频解释了如何使用Python编码和实现算法。我目前正在尝试在视频中 2 分钟对电源设置函数进行编码。

def powerSet(elts):
    if len(elts) == 0:
        return [[]]
    else:
        smaller = powerSet(elts[1:])
        elt = [elts[0]]
        withElt = []
        for s in smaller:
            withElt.append(s + elt)
        allofthem = smaller + withElt
    return allofthem
print powerSet([1, 2, 3, 4, 5])

我想用C++重写它。我不确定我是否应该使用数组。到目前为止，我已经编写了以下内容，但我不知道如何在空数组中返回一个空数组（当elts list大小为 0 时）。

我为数组编写了一个isEmpty函数，因为我不能像在 Python 中那样使用len(elts)。我的方法可能不是最好的方法，所以我愿意接受任何建议。

更新：

array powerSet(int elts[])
{
     if (isEmpty(elts)==1)
     {
          return {{}};
     }
}

在我的 int 主中，我有：

list<int> elts;
list<int>::iterator i;
for (i=elts.begin(); i != elts.end(); ++i)
      cout << *i << " ";
      cout << endl;
powerSet(elts);

我不知道从这里开始做什么。

代码应该使用我们称之为"elts"（元素的缩写）的array/list/vector。然后首先，它应该添加空列表[]，然后是电源集的其余部分（全部显示在视频中）。

例如，在elts = [1,2,3,4]的情况下，我的代码应该返回：

`[ [],[4],[3],[4,3],[2],[4,2],[3,2],[4,3,2],[1],[4,1],[3,1],[4,3,1],[2,1],[4,2,1],[‌​3,2,1],[4,3,2,1] ]  `

我不知道如何使用array/list/vector来做上述事情。

这是 Python 代码的相当直译

#include <vector>
using std::vector;
#include <iostream>
using std::cout;
//def powerSet(elts):
vector<vector<int>> powerSet(const vector<int>& elts)
{
//  if len(elts) == 0:
    if (elts.empty()) {
//      return [[]]
        return vector<vector<int>>(
            1, // vector contains 1 element which is...
            vector<int>()); // ...empty vector of ints
    }
//  else:
    else {
//      smaller = powerSet(elts[1:])
        vector<vector<int>> smaller = powerSet(
            vector<int>(elts.begin() +1, elts.end()));
//      elt = [elts[0]]
        int elt = elts[0]; // in Python elt is a list (of int)
//      withElt = []
        vector<vector<int>> withElt;
//      for s in smaller:
        for (const vector<int>& s: smaller) {
//          withElt.append(s + elt)
            withElt.push_back(s);
            withElt.back().push_back(elt);
        }
//      allofthem = smaller + withElt
        vector<vector<int>> allofthem(smaller);
        allofthem.insert(allofthem.end(), withElt.begin(), withElt.end());
//      return allofthem
        return allofthem;
    }
}

这将vector<int>用于整数集。然后vector这一点，即 vector<vector<int>>是整数集的列表。你特别问了一件事

我不知道如何在空数组中返回一个空数组（当elts list大小为 0 时）。

第一个 return 语句返回一个列表，其中包含一个元素，即空集，使用 vector 构造函数，其第一个参数n是vector中的元素数，其第二个参数是要重复n次的元素。一个等效但更冗长的替代方案是

    vector<vector<int>> powerSetOfEmptySet;
    vector<int> emptySet;
    powerSetOfEmptySet.push_back(emptySet);
    return powerSetOfEmptySet;

我试图保持代码简单，避免太多深奥的C++功能。希望您可以在良好的参考的帮助下完成它。我使用的一个C++习语是将一个向量附加到另一个向量，如 allofthem.insert(allofthem.end(), withElt.begin(), withElt.end()); .

同样在比 Python "更接近金属"的 C++ 中，您可能只使用一个vector代替三个向量smaller、withElt 和 allofthem 。这导致了下面更短、更优化的代码。

//def powerSet(elts):
vector<vector<int>> powerSet(const vector<int>& elts)
{
//  if len(elts) == 0:
    if (elts.empty()) {
//      return [[]]
        return vector<vector<int>>(1, vector<int>());
    }
//  else:
    else {
//      smaller = powerSet(elts[1:])
        vector<vector<int>> allofthem = powerSet(
            vector<int>(elts.begin() +1, elts.end()));
//      elt = [elts[0]]
        int elt = elts[0]; // in Python elt is a list (of int)
//      withElt = []
//      for s in smaller:
//          withElt.append(s + elt)
//      allofthem = smaller + withElt
        const int n = allofthem.size();
        for (int i=0; i<n; ++i) {
            const vector<int>& s = allofthem[i];
            allofthem.push_back(s);
            allofthem.back().push_back(elt);
        }
//      return allofthem
        return allofthem;
    }
}

测试代码如下

int main()
{
    const int N = 5;
    vector<int> input;
    for(int i=1; i<=N; ++i) {
        input.push_back(i);
    }
    vector<vector<int>> ps = powerSet(input);
    for(const vector<int>& set:ps) {
        cout << "[ ";
        for(int elt: set) {
            cout << elt << " ";
        }
        cout << "]n";
    }
    return 0;
}

作为脚注，我惊喜地发现从Python翻译成C++是多么简单。我读过使用Python编写（或原型）算法，然后根据需要用C++等语言重写可能是有意义的，但是，正如谚语所说，眼见为实。

这是适用于 C++98 的程序版本。我恢复了我使用的基本 C++11 功能（>>在模板声明和基于范围的for中）。

#include <vector>
using std::vector;
#include <iostream>
using std::cout;
vector<vector<int> > powerSet(const vector<int>& elts)
{
    if (elts.empty()) {
        return vector<vector<int> >(1, vector<int>());
    }
    else {
        vector<vector<int> > allofthem = powerSet(
            vector<int>(elts.begin() +1, elts.end()));
        int elt = elts[0];
        const int n = allofthem.size();
        for (int i=0; i<n; ++i) {
            const vector<int>& s = allofthem[i];
            allofthem.push_back(s);
            allofthem.back().push_back(elt);
        }
        return allofthem;
    }
}
int main()
{
    const int N = 5;
    vector<int> input;
    for(int i=1; i<=N; ++i) {
        input.push_back(i);
    }
    vector<vector<int> > ps = powerSet(input);
    for(vector<vector<int> >::const_iterator i=ps.begin(); i!=ps.end(); ++i) {
        const vector<int>& set = *i;
        cout << "[ ";
        for(vector<int>::const_iterator j=set.begin(); j!=set.end(); ++j) {
            int elt = *j;
            cout << elt << " ";
        }
        cout << "]n";
    }
    return 0;
}
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