K = a0*p^0 + a1*p^1 + a2*p^2 + ... + an*p^n （其中0 <= ai <= p-1），
它可以表示任何一個自然數。
對於這種常數進製表示法，以及各種進制之間的轉換大家應該是很熟悉的了，但大家可能很少聽說變進制數。這裏我要介紹一種特殊的變進制數，它能夠被用來實現全排列的Hash函數，並且該Hash函數能夠實現完美的防碰撞和空間利用（不會發生碰撞，且所有空間被完全使用，不多不少）。這種全排列Hash函數也被稱爲全排列數化技術。下面，我們就來看看這種變進制數。我們考查這樣一種變進制數：第1位逢2進1，第2位逢3進1，……，第n位逢n+1進1。它的表示形式爲
K = a1*1! + a2*2! + a3*3! + ... + an*n! （其中0 <= ai <= i），
也可以擴展爲如下形式（因爲按定義a0始終爲0），以與p進製表示相對應：
K = a0*0! + a1*1! + a2*2! + a3*3! + ... + an*n! （其中0 <= ai <= i）。
（後面的變進制數均指這種變進制數，且採用前一種表示法）
先讓我們來考查一下該變進制數的進位是否正確。假設變進制數K的第i位ai爲i+1，需要進位，而ai*i!=(i+1)*i!=1*(i+1)!，即正確的向高位進1。這說明該變進制數能夠正確進位，從而是一種合法的計數方式。
接下來我們考查n位變進制數K的性質：
（1）當所有位ai均爲i時，此時K有最大值
MAX[K] = 1*1! + 2*2! + 3*3! + ... + n*n!
= 1! + 1*1! + 2*2! + 3*3! + ... + n*n! - 1
= (1+1)*1! + 2*2! + 3*3! + ... + n*n! - 1
= 2! + 2*2! + 3*3! + ... + n*n! - 1
= ...
= (n+1)!-1
因此，n位K進制數的最大值爲(n+1)!-1。
（2）當所有位ai均爲0時，此時K有最小值0。
因此，n位變進制數能夠表示0到(n+1)!-1的範圍內的所有自然數，共(n+1)!個。
在一些狀態空間搜索算法中，我們需要快速判斷某個狀態是否已經出現，此時常常使用Hash函數來實現。其中，有一類特殊的狀態空間，它們是由全排列產生的，比如N數碼問題。對於n個元素的全排列，共產生n!個不同的排列或狀態。下面將討論如何使用這裏的變進制數來實現一個針對全排列的Hash函數。
從數的角度來看，全排列和變進制數都用到了階乘。如果我們能夠用0到n!-1這n!個連續的變進制數來表示n個元素的所有排列，那麼就能夠把全排列完全地數化，建立起全排列和自然數之間一一對應的關係，也就實現了一個完美的Hash函數。那麼，我們的想法能否實現呢？答案是肯定的，下面將進行討論。
假設我們有b0,b1,b2,b3,...,bn共n+1個不同的元素，並假設各元素之間有一種次序關係 b0<b1<b2<...<bn。對它們進行全排列，共產生(n+1)!種不同的排列。對於產生的任一排列 c0,c1,c2,..,cn，其中第i個元素ci（1 <= i <= n）與它前面的i個元素構成的逆序對的個數爲di（0 <= di <= i），那麼我們得到一個逆序數序列d1,d2,...,dn（0 <= di <= i）。這不就是前面的n位變進制數的各個位麼？於是，我們用n位變進制數M來表示該排列：
M = d1*1! + d2*2! + ... + dn*n!
因此，每個排列都可以按這種方式表示成一個n位變進制數。下面，我們來考查n位變進制數能否與n+1個元素的全排列建立起一一對應的關係。
由於n位變進制數能表示(n+1)!個不同的數，而n+1個元素的全排列剛好有(n+1)!個不同的排列，且每一個排列都已經能表示成一個n位變進制數。如果我們能夠證明任意兩個不同的排列產生兩個不同的變進制數，那麼我們就可以得出結論：
★ 定理1 n+1個元素的全排列的每一個排列對應着一個不同的n位變進制數。
對於全排列的任意兩個不同的排列p0,p1,p2,...,pn（排列P）和q0,q1,q2,...,qn（排列Q），從後往前查找第一個不相同的元素，分別記爲pi和qi（0 < i <= n）。
（1）如果qi > pi，那麼,
如果在排列Q中qi之前的元素x與qi構成逆序對，即有x > qi，則在排列P中pi之前也有相同元素x > pi（因爲x > qi且qi > pi），即在排列P中pi之前的元素x也與pi構成逆序對，所以pi的逆序數大於等於qi的逆序數。又qi與pi在排列P中構成pi的逆序對，所以pi的逆序數大於qi的逆序數。
（2）同理，如果pi > qi，那麼qi的逆序數大於pi的逆序數。
因此，由（1）和（2）知，排列P和排列Q對應的變進制數至少有第i位不相同，即全排列的任意兩個不同的排列具有不同的變進制數。至此，定理1得證。
計算n個元素的一個排列的變進制數的算法大致如下（時間複雜度爲O(n^2)）：
template <typename T>
size_t PermutationToNumber(const T permutation[], int n)
{
// n不能太大，否則會溢出（如果size_t爲32位，則n <= 12）
size_t result = 0;
for (int j = 1; j < n; ++j) {
int count = 0;
for (int k = 0; k < j; ++k) {
if (permutation[k] > permutation[j])
++count;
}
// factorials[j]保存着j!
result += count * factorials[j];
}
return result;
}
說明：
（1）由於n!是一個很大的數，因此一般只能用於較小的n。
（2）有了計算排列的變進制數的算法，我們就可以使用一個大小爲n!的數組來保存每一個排列的狀態，使用排列的變進制數作爲數組下標，從而實現狀態的快速檢索。如果只是標記狀態是否出現，則可以用一位來標記狀態。