【代码随想录算法训练营Day24】● 回溯法理论基础 ● 77. 组合

本文介绍了回溯算法的基本概念,强调了它与递归的关系,列举了使用回溯法解决的问题类型,如组合、切割、子集和排列等,并重点讲解了组合问题中的剪枝操作。通过LeetCode题目实例演示了如何编写回溯算法的代码,包括起始处理数字和剪枝策略的运用。

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Day 24 第七章 回溯算法part01

  • 今日内容:
    • ● 理论基础
    • ● 77. 组合

理论基础

什么是回溯

程序在运行过程中分成了多个阶段
通过某些手段将数据恢复到之前的某一阶段,就称之为回溯
手段包括:1. 方法栈;2. 自定义栈

使用原因 & 解决的问题

回溯和递归是相辅相成的,只要有递归就会有回溯,回溯算法一般是在递归的下面
说到回溯函数其实就是递归函数
回溯法是一个纯暴力搜索,有些问题能纯暴力搜索出来就不错了

  • 需要用回溯法解决的问题
    • 组合问题:N个数里面按一定规则找出k个数的集合
    • 切割问题:一个字符串按一定规则有几种切割方式
    • 子集问题:一个N个数的集合里有多少符合条件的子集
    • 排列问题:N个数按一定规则全排列,有几种排列方式
    • 棋盘问题:N皇后,解数独等等

如何理解回溯法

所有回溯法都可以抽象成一个树形结构n叉树

树的宽度就是回溯法处理时集合的大小(利用for循环)
树的深度就是递归的深度(递归)
如图:

回溯算法理论基础

//回溯算法参数一般很难一开始就确定,需要啥就放啥
void backtracking(参数){
	if(终止条件){
		//收集结果
		return;
	}
	//单层搜索逻辑
	for(选择:本层集合中元素(树中节点孩子的数量就是集合的大小)){
		//处理节点
		backtracking(路径, 选择列表);//递归函数
		//回溯操作,撤销处理结果
	}return;
}

for循环就是遍历集合区间,可以理解一个节点有多少个孩子,这个for循环就执行多少次。

backtracking这里自己调用自己,实现递归。

大家可以从图中看出for循环可以理解是横向遍历,backtracking(递归)就是纵向遍历,这样就把这棵树全遍历完了,一般来说,搜索叶子节点就是找的其中一个结果了。

77. 组合

思路

与排列的思路一样,只不过是要设定一个start参数表示起始处理数字
这样就不用重复组合

剪枝

当剩余数字个数小于需要组合的数字个数时,就不需要再遍历了

代码

public static List<List<Integer>> combine(int n, int k) {
	List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
	dfs(1, n, k, new LinkedList<>(), res);
	return res;
}
//start:起始处理数字
public static void dfs(int start, int n, int k, LinkedList<Integer> stack, List<List<Integer>> res){
	if(stack.size() == k){
		res.add(new ArrayList<>(stack));
		return;
	}
	for (int i = start; i <= n; i++) {
		//❗剪枝操作
		// k - stack.size():表示当前缺失的数字个数
		// n - i + 1:表示还剩几个备用数字
		if(n - i + 1 < k - stack.size()){
			continue;
		}
		stack.push(i);
		dfs(i + 1, n, k, stack, res);
		stack.pop();    //回溯
	}
}
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