php - 从多个值列表中查找所有不冲突的值组合

Question

我有以下包含值数组的数组:

$array = array(
    array('1', '2'),
    array('a', 'b', 'c'),
    array('x', 'y'),
);

可以有任意数量的数组，一个数组可以包含任意数量的值。我目前有一段代码将生成所有组合，其中一个值从每个数组中获取。例如:

1ax, 1ay, 1bx, 1by, 1cx, 1cy, 2ax, 2ay, 2bx, 2by, 2cx, 2cy

然而，我真正想要的只是每列中只有一个值的组合，即。 1ax 不好，因为所有三个值 1、a 和 x 都位于第一列，1by 不好，因为 b 和 y 位于第二列。所以从上面的例子来看，只有这些组合是有效的:

1cy, 2cx

我最初计划只生成所有组合，然后过滤掉有冲突的组合，但这并不能扩展，因为这是一个过于简单的示例，在实际应用中，可能会有数百万种组合(包括相互冲突的)。

谁能提供更好的方法来解决这个问题？我在 PHP 中工作，但任何清楚地演示逻辑的代码示例都会有所帮助。

提前致谢。

---

更新:

我已经针对更大的数据集测试了解决方案，以获得一些基准，这些是目前的结果:

$array = array(
    array('1', '2', '3', '1', '2', '3', '1', '2', '3', '1', '2', '3', '1', '2', '3'),
    array('a', 'b', 'c', 'd', 'a', 'b', 'c', 'd', 'a', 'b', 'c', 'd', 'a', 'b', 'c', 'd', 'a', 'b', 'c', 'd'),
    array('x', 'y', 'z', 'x', 'y', 'z', 'x', 'y', 'z'),
    array('1', '2', '3', '1', '2', '3', '1', '2', '3'),
    array('a', 'b', 'c', 'd', 'a', 'b', 'c', 'd', 'a', 'b', 'c', 'd'),
    array('x', 'y', 'z'),
);

Josh Davis 第二个解决方案:

Combinations:      249480
Time:              0.3180251121521 secs
Memory Usage:      22.012168884277 mb
Peak Memory Usage: 22.03059387207 mb

乔什·戴维斯:

Combinations:      249480
Time:              1.1172790527344 secs
Memory Usage:      22.004837036133 mb
Peak Memory Usage: 22.017387390137 mb

汤姆·海格:

Combinations:      249480
Time:              5.7098741531372 secs
Memory Usage:      39.145843505859 mb
Peak Memory Usage: 39.145843505859 mb

Answer 1

有趣的问题!结果证明这比我想象的要复杂，但它似乎有效。

基本策略是先将数组从小到大排序(跟踪它们的顺序，以便我可以按正确的顺序输出答案)。

我以索引数组的形式将答案保存到这个排序的输入列表数组中。

现在列表已排序，我可以将第一个正确答案存储为数组(0,1,2,...,n);

然后我递归到一个函数中，通过将它与该答案数组中的其他值(所有那些对于该槽来说不是太大的值)交换来尝试那里第一个槽(上面的 0)中的所有值。由于我已将其按大小排序，因此我可以在交换时将任何值向右移动，而不必担心它对于正确的位置来说太大了。

输出每个有效槽有一些疯狂的间接来撤销所有排序。

抱歉，如果这看起来令人困惑。我没有花太多时间清理它。

<?php
# $lists is an array of arrays
function noconfcombos($lists) {
    $lengths = array();
    foreach($lists as $list) {
        $lengths[] = count($list);
    }

    # find one solution (and make sure there is one)
    $answer = array();
    $sorted_lengths = $lengths;
    asort($sorted_lengths);
    $answer_order_lists = array();
    $answer_order_lengths = array();
    $output_order = array();
    $min = 1;
    $max_list_length = 0;
    foreach($sorted_lengths as $lists_key => $list_max) {
        if($list_max < $min) {
            # no possible combos
            return array();
        }
        $answer[] = $min - 1; # min-1 is lowest possible value (handing out colums starting with smallest rows)
        $output_order[$lists_key] = $min - 1; # min-1 is which slot in $answers corresponds to this list
        $answer_order_lists[] = $lists[$lists_key];
        $answer_order_lengths[] = $lengths[$lists_key];
        ++$min;
    }
    ksort($output_order);
    $number_of_lists = count($lists);
    $max_list_length = end($sorted_lengths);
    if($max_list_length > $number_of_lists) {
       for($i = $number_of_lists; $i < $max_list_length; ++$i) {
          $answer[] = $i;
       }
       $stop_at = $number_of_lists;
    } else {
       $stop_at = $number_of_lists - 1;
    }

    # now $answer is valid (it has the keys into the arrays in $list for the
    # answer), and we can find the others by swapping around the values in
    # $answer.

    $ret = array();
    $ret[] = noconfcombos_convert($answer, $answer_order_lists, $output_order);
    noconfcombos_recurse($ret, $max_list_length, $stop_at, $answer_order_lengths, $answer_order_lists, $output_order, $answer, 0);

    return $ret;
}

# try swapping in different indexes into position $index, from the positions
# higher, then recurse
function noconfcombos_recurse(&$ret, $max_list_length, $stop_at, &$lengths, &$lists, &$output_order, $answer, $index) {
    if($index < $stop_at) {
        noconfcombos_recurse($ret, $max_list_length, $stop_at, $lengths, $lists, $output_order, $answer, $index + 1);
    }
    for($other = $index + 1; $other < $max_list_length; ++$other) {
        if($answer[$other] < $lengths[$index]) { # && $answer[$index] < $lengths[$other]) {
            $tmp = $answer[$index];
            $answer[$index] = $answer[$other];
            $answer[$other] = $tmp;
            $ret[] = noconfcombos_convert($answer, $lists, $output_order);
            if($index < $stop_at) {
                noconfcombos_recurse($ret, $max_list_length, $stop_at, $lengths, $lists, $output_order, $answer, $index + 1);
            }
        }
    }
}


function noconfcombos_convert(&$indexes, &$lists, &$order) {
    $ret = '';
    foreach($order as $i) {
        $ret .= $lists[$i][$indexes[$i]];
    }
    return $ret;
}

function noconfcombos_test() {
    $a = array('1', '2', '3', '4');
    $b = array('a', 'b', 'c', 'd', 'e');
    $c = array('x', 'y', 'z');
    $all = array($a, $b, $c);
    print_r(noconfcombos($all));
}

noconfcombos_test();