代码随想录算法训练营第二十五天| 回溯算法 216.组合总和III 17.电话号码的字母组合

文章介绍了如何使用回溯算法解决两道编程题目:组合总和III和电话号码的字母组合。在组合总和III中,通过回溯和剪枝操作找出所有和为n的k个数的组合;电话号码的字母组合问题则利用哈希映射和回溯遍历得到所有可能的字母组合。文章强调了理解回溯算法、确定终止条件和进行剪枝操作的重要性。

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216.组合总和III

题目链接

找出所有相加之和为 n 的 k 个数的组合,且满足下列条件:

  • 只使用数字1到9
  • 每个数字 最多使用一次
    返回 所有可能的有效组合的列表 。该列表不能包含相同的组合两次,组合可以以任何顺序返回。

思路:因为做过77那道组合题,拿到这道题的第一想发就是回溯,所以套用回溯模板解决了这道题。

这道题主要有两个判断完成终止条件:值满足和长度满足的时候,返回

在这里插入图片描述

class Solution {
public:

    vector<vector<int>> result;
    vector<int> path;
    int sum = 0;
    void backtracking(int n, int k, int startIndex) {
        if (sum == n && path.size() == k) { 
            result.push_back(path);
            return;
        }

        for (int i = startIndex; i <= 9; i++) {
            sum += i;
            path.push_back(i);
            backtracking(n, k, i+1);  // 注意i+1调整startIndex
            sum -= i;
            path.pop_back();
        }
    }

    vector<vector<int>> combinationSum3(int k, int n) {
        backtracking(n, k, 1);
        return result;
    }
};

题目中的sum可以省略,直接用 n -= i 来进行判断,当n为0的时候就是满足条件的时候,返回。还要强调一下,回溯法中递归函数参数很难一次性确定下来,一般先写逻辑,需要啥参数了,填什么参数。

剪枝操作
已选元素总和如果已经大于n(图中数值为4)了,那么往后遍历就没有意义了,直接剪掉。

那么剪枝的地方可以放在递归函数开始的地方,剪枝代码如下:

if (sum > targetSum) { // 剪枝操作
    return;
}

for循环的范围也可以剪枝,i <= 9 - (k - path.size()) + 1就可以了。

这里需要看组合那道题的详细解释,然后模拟出至多这个条件,就很容易想到。

总体代码如下:

class Solution {
private:
    vector<vector<int>> result; // 存放结果集
    vector<int> path; // 符合条件的结果
    void backtracking(int targetSum, int k, int sum, int startIndex) {
        if (sum > targetSum) { // 剪枝操作
            return; // 如果path.size() == k 但sum != targetSum 直接返回
        }
        if (path.size() == k) {
            if (sum == targetSum) result.push_back(path);
            return;
        }
        for (int i = startIndex; i <= 9 - (k - path.size()) + 1; i++) { // 剪枝
            sum += i; // 处理
            path.push_back(i); // 处理
            backtracking(targetSum, k, sum, i + 1); // 注意i+1调整startIndex
            sum -= i; // 回溯
            path.pop_back(); // 回溯
        }
    }

public:
    vector<vector<int>> combinationSum3(int k, int n) {
        result.clear(); // 可以不加
        path.clear();   // 可以不加
        backtracking(n, k, 0, 1);
        return result;
    }
};

总结: 现在对回溯算法看着模板有一定的感觉了,但是对剪枝操作还没有完全吃透,所以在接下来的刷题过程中,还是要自己多想剪枝操作。各种条件都要理解清除。

17.电话号码的字母组合

题目链接

给定一个仅包含数字 2-9 的字符串,返回所有它能表示的字母组合。答案可以按 任意顺序 返回。
给出数字到字母的映射如下(与电话按键相同)。注意 1 不对应任何字母。
在这里插入图片描述

思路: 根据哈希法构建键盘对应的数字字母映射。然后回溯遍历得到结果

1、确定回溯函数参数
首先需要一个字符串s来收集叶子节点的结果,然后用一个字符串数组result保存起来,这两个变量我依然定义为全局。
再来看参数,参数指定是有题目中给的string digits,然后还要有一个参数就是int型的index。这个index是记录遍历第几个数字了,就是用来遍历digits的(题目中给出数字字符串),同时index也表示树的深度。

vector<string> result;
string s;
void backtracking(const string& digits, int index)

2、确定终止条件
例如输入用例"23",两个数字,那么根节点往下递归两层就可以了,叶子节点就是要收集的结果集。
那么终止条件就是如果index 等于 输入的数字个数(digits.size)了(本来index就是用来遍历digits的)。
然后收集结果,结束本层递归。

if (index == digits.size()) {
    result.push_back(s);
    return;
}

3、确定单层遍历逻辑
首先要取index指向的数字,并找到对应的字符集(手机键盘的字符集)。

class Solution {
public:
    // 将电话映射成一个二维数组,这里使用二维数组
    vector<string> letterMap {
        "", //0
        "", // 1
        "abc", //2
        "def", // 3
        "ghi", // 4
        "jkl", // 5
        "mno", // 6
        "pqrs", // 7
        "tuv", // 8
        "wxyz" // 9
    };

    string s; // 单次满足
    vector<string> result;
    void backtracking(const string& digits, int index) {
        if (index == digits.size()) {
            result.push_back(s);
            return;
        }
        // ascii码直接将对应的字符转成数字。如果是’0’到’9’ 减去’0’就是想要的整数的。
        int digit = digits[index] - '0';  
        string letters = letterMap[digit];
        for (int i = 0; i < letters.size(); i++) {
            s.push_back(letters[i]);
            backtracking(digits, index+1);
            s.pop_back();
        }
    }

    vector<string> letterCombinations(string digits) {
        if (digits.size() == 0) {
            return result;
        }

        backtracking(digits, 0);
        return result;
    }
};

总结一开始拿到题目不知道怎么做,虽然是回溯专题,也想到了哈希法映射整个键盘,但是在单层逻辑和终止条件没有做出来。

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