Wie berechnet man das kartesische Produkt einer beliebigen Anzahl von Mengen in Java?

Kartesisches Produkt einer beliebigen Anzahl von Mengen in Java

Beim Umgang mit mehreren Mengen ist eine übliche Operation die Berechnung ihres kartesischen Produkts, das eine Menge generiert, die alle möglichen enthält Kombinationen von Elementen aus den Eingabemengen. Um dies in Java zu erleichtern, untersuchen wir eine Lösung, die eine beliebige Anzahl von Mengen verarbeitet.

Rekursiver Ansatz für kartesisches Produkt

Die folgende rekursive Java-Methode, kartesisches Produkt, berechnet das kartesische Produkt beliebig vieler Mengen:

public static Set<Set<Object>> cartesianProduct(Set<?>... sets) {
    if (sets.length < 2)
        throw new IllegalArgumentException("Can't have a product of fewer than two sets (got " + sets.length + ")");

    return _cartesianProduct(0, sets);
}

Die rekursive Hilfsmethode, _cartesianProduct, konstruiert das kartesische Produkt durch iteratives Hinzufügen von Elementen aus jeder Menge zu den akkumulierenden Mengen:

private static Set<Set<Object>> _cartesianProduct(int index, Set<?>... sets) {
    Set<Set<Object>> ret = new HashSet<Set<Object>>();
    if (index == sets.length) {
        ret.add(new HashSet<Object>());
    } else {
        for (Object obj : sets[index]) {
            for (Set<Object> set : _cartesianProduct(index + 1, sets)) {
                set.add(obj);
                ret.add(set);
            }
        }
    }
    return ret;
}

Beispielverwendung

Um die Verwendung dieser Methode zu demonstrieren, betrachten Sie Folgendes das in der Frage bereitgestellte Beispiel, in dem wir drei Mengen haben, die Objekte der Klassen Person, Gift und GiftExtension enthalten. Wir können das kartesische Produkt dieser Sets wie folgt erhalten:

Set<Person> persons = ...;
Set<Gift> gifts = ...;
Set<GiftExtension> giftExtensions = ...;

Set<Set<Object>> cartesianProduct = cartesianProduct(persons, gifts, giftExtensions);

Das resultierende kartesische Produkt enthält Sets, die alle möglichen Kombinationen von Personen, Geschenken und Geschenkerweiterungen darstellen.

Generisch Typinformationen

Es ist wichtig zu beachten, dass das Typsystem von Java nicht zulässt, dass Methoden generische Typen mit einem beliebigen Wert zurückgeben Anzahl der Parameter. Das bedeutet, dass die Methode „cartesianProduct“ Set> zurückgibt, unabhängig von den Elementtypen in den Eingabesätzen.

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