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构建最大组合数:整数数组的自定义排序策略

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发布时间:2025-10-13 13:51:41

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来源于php中文网

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构建最大组合数:整数数组的自定义排序策略

本教程详细阐述了如何从给定的整数列表中构建最大的组合数字。文章首先分析了简单数值排序和标准字典序排序的局限性,随后深入介绍了一种基于字符串拼接的自定义比较算法。通过java代码示例和详细的案例分析,读者将掌握实现这一复杂排序逻辑的关键技术,从而高效地解决此类组合优化问题。

理解问题与常见误区

在许多编程挑战中,我们可能会遇到一个有趣的问题:给定一个整数数组,如何将这些数字拼接起来,形成一个最大的数字?例如,对于输入数组 {10, 68, 75, 7, 21, 12},期望的输出是 77568211210。

初学者往往会尝试两种直观的排序方法,但它们都无法正确解决这个问题:

  1. 简单数值排序: 如果我们直接对整数进行降序排序,例如 7 和 10,数值排序会把 10 排在 7 之前,拼接结果为 107。然而,710 显然更大。这表明简单的数值大小并不能决定它们在最终组合中的相对位置。

  2. 标准字典序排序: 另一种尝试是将整数转换为字符串,然后进行字典序(或称词典序)降序排序。

    • 例如,7 和 75,字典序降序会将 75 排在 7 之前(因为 75 > 7)。拼接结果是 757。然而,正确答案的组合是 775...,这表明 7 应该排在 75 之前。
    • 再例如,3 和 30,字典序降序会将 30 排在 3 之前。拼接结果是 303。但 330 显然更大,这说明 3 应该排在 30 之前。
    • 又如 34 和 3,字典序降序会将 34 排在 3 之前。拼接结果是 343。这在这种情况下是正确的。 这些例子清楚地表明,标准字典序排序也不能一概而论地解决问题。它在某些情况下有效,但在另一些情况下会导致错误的结果。

问题在于,我们需要的不是数字本身的绝对大小或其字符串表示的字典序,而是它们在拼接后对整体数字大小的“贡献”。

核心策略:自定义字符串拼接比较

解决这个问题的关键在于定义一个自定义的比较规则,用于对整数的字符串表示进行排序。对于任意两个数字 a 和 b,我们不直接比较 a 和 b,而是比较将它们拼接起来的两种可能形式:ab(a 后面跟 b)和 ba(b 后面跟 a)。

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比较规则: 如果字符串 s1 和 s2 分别是数字 a 和 b 的字符串表示:

  • 如果 (s1 + s2) 拼接而成的字符串在字典序上大于 (s2 + s1) 拼接而成的字符串,那么 s1 应该排在 s2 之前。
  • 反之,如果 (s2 + s1) 在字典序上大于 (s1 + s2),那么 s2 应该排在 s1 之前。

这个规则的背后是一种贪心策略:在每一步的比较中,我们都选择能够使得当前局部组合最大的排列方式,这种局部最优的选择最终会导向全局最优解。

让我们用输入 {10, 68, 75, 7, 21, 12} 中的 7 和 75 来验证这个规则:

  • s1 = "7", s2 = "75"
  • s1 + s2 = "775"
  • s2 + s1 = "757"
  • 由于 "775" 在字典序上大于 "757",根据规则,"7" 应该排在 "75" 之前。这与期望的 775... 结果相符。

再看 3 和 30:

  • s1 = "3", s2 = "30"
  • s1 + s2 = "330"
  • s2 + s1 = "303"
  • 由于 "330" 在字典序上大于 "303","3" 应该排在 "30" 之前。这与 330 大于 303 的事实相符。

Java实现示例

在Java中,我们可以利用 Arrays.sort() 或 Collections.sort() 方法,并提供一个自定义的 Comparator 来实现这一比较逻辑。

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

public class LargestNumberCombiner {

    /**
     * 从给定的整数数组中构建最大的组合数字。
     *
     * @param nums 整数数组
     * @return 最大的组合数字的字符串表示
     */
    public static String findLargestCombination(int[] nums) {
        if (nums == null || nums.length == 0) {
            return ""; // 处理空数组情况
        }

        // 1. 将整数转换为字符串数组
        String[] sNums = new String[nums.length];
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sNums[i] = String.valueOf(nums[i]);
        }

        // 2. 使用自定义比较器进行排序
        Arrays.sort(sNums, new Comparator() {
            @Override
            public int compare(String s1, String s2) {
                // 比较 (s2 + s1) 和 (s1 + s2)
                // 如果 (s2 + s1) > (s1 + s2),则 s2 应该排在 s1 之前,返回正数表示交换
                // 否则 s1 应该排在 s2 之前,返回负数表示不交换或 s1 在前
                String str1 = s1 + s2;
                String str2 = s2 + s1;
                return str2.compareTo(str1); // 降序排列 (s2+s1) 相对于 (

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