6

堆的算法枚举数组的排列。维基百科关于该算法的文章称，Robert Sedgewick 得出结论，该算法是“当时通过计算机生成排列的最有效算法”，因此尝试实施自然会很有趣。

该算法是关于在可变数组中进行连续交换，所以我正在考虑在 Clojure 中实现它，它的序列是不可变的。我将以下内容放在一起，完全避免了可变性：

(defn swap [a i j]
  (assoc a j (a i) i (a j)))

(defn generate-permutations [v n]
  (if (zero? n)
    ();(println (apply str a));Comment out to time just the code, not the print
    (loop [i 0 a v]
      (if (<= i n)
        (do
          (generate-permutations a (dec n))
          (recur (inc i) (swap a (if (even? n) i 0) n)))))))

(if (not= (count *command-line-args*) 1)
  (do (println "Exactly one argument is required") (System/exit 1))
  (let [word (-> *command-line-args* first vec)]
    (time (generate-permutations word (dec (count word))))))

对于 11 个字符的输入字符串，算法在 7.3 秒内（在我的计算机上）运行（平均超过 10 次运行）。

使用字符数组的等效 Java 程序在 0.24 秒内运行。

所以我想让 Clojure 代码更快。我使用了带有类型提示的 Java 数组。这是我尝试过的：

(defn generate-permutations [^chars a n]
  (if (zero? n)
    ();(println (apply str a))
    (doseq [i (range 0 (inc n))]
      (generate-permutations a (dec n))
      (let [j (if (even? n) i 0) oldn (aget a n) oldj (aget a j)]
        (aset-char a n oldj) (aset-char a j oldn)))))

(if (not= (count *command-line-args*) 1)
  (do
    (println "Exactly one argument is required")
    (System/exit 1))
  (let [word (-> *command-line-args* first vec char-array)]
    (time (generate-permutations word (dec (count word))))))

嗯，它比较慢。现在，11 个字符的数组平均需要 9.1 秒（即使有类型提示）。

我知道可变数组不是 Clojure 的方式，但是有什么方法可以接近 Java 的这种算法的性能吗？

4

1 回答 1

2

Clojure 完全不是为了避免可变状态。就是 Clojure 对何时应该使用它有非常强烈的意见。

在这种情况下，我强烈建议找到一种使用瞬态重写算法的方法，因为它们专门设计为通过避免重新分配内存并允许集合在本地可变来节省时间，只要对集合的引用永远不会离开创建它的函数。我最近设法通过使用它们将内存密集型操作的时间减少了近 10 倍。

这篇文章很好地解释了瞬变！

http://hypirion.com/musings/understanding-clojure-transients

此外，您可能希望考虑以允许您使用 recur 递归调用 generatePermutations 而不是使用整个名称的方式重写循环结构。您可能会获得性能提升，并且会减少对堆栈的征税。

我希望这有帮助。

于 2016-01-07T12:57:39.877 回答