leetcode - 40. Combination Sum II

本文介绍了一个经典的组合求和问题“Combination Sum II”的解决方案,该问题要求在给定数组中找到所有可能的组合,使组合内元素之和等于目标值。文章详细解释了使用深度优先搜索(DFS)进行优化的方法,并通过剪枝技巧提高效率。

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40. Combination Sum II

Given acollection of candidate numbers (C) and a target number (T),find all unique combinations in C where the candidatenumbers sums to T.

Each number in C mayonly be used once in the combination.

Note:

  • All numbers (including target) will be positive integers.
  • The solution set must not contain duplicate combinations.

For example,given candidate set [10, 1, 2, 7, 6, 1, 5] and target 8

  [1, 7],

  [1, 2, 5],

  [2, 6],

  [1, 1, 6]

       这一题和上一题有些不同,上一题是在数组里的元素可以多次使用,这一题就不可以了。

给定一个数组,然后再给定一个target的值,选择数组中的若干个元素的值求和,使得这个和的值等于target,然后记录下这些元素并返回。

PS:每个元素可只可以使用一次,并且相同的元素组合只需记录一次,如[1,2,3][3,2,1]等价,只需返回[1,2,3]

 

 

算法思想

         可以采用深度优先遍历(dfs),考虑优化dfs,也就是剪枝,大大加快了算法的速度。

因为查找几个元素是否满足和等于target,至少就需要二重遍历,所以复杂度是大于O(n)的,那么可以考虑先将数组排序,再进行dfs,利用vector模拟栈操作。

 

 

 

步骤

1.  初始化当前和记为s,当前栈为v。

2.  若s等于target,则把v中的所有元素记录,并回溯。

3.  若s不等于targe,从上个元素下标后一位开始遍历数组,更新s的值,新的s的值等于旧的s值加上当前遍历到的元素:

a)        若新的s值大于target的值,回溯,s值等于旧的s。//剪枝

b)        若新的s值小于等于target的值,就跳到2。//dfs


class Solution {

private :
    int s;
    vector<int> v;
    vector< vector<int> >result;
    
public:

void dfs(vector<int> ca,int target , int now){
    	int before_check = -1;
	if(s == target){
		result.push_back(v);
		return;
	}
	
	for(int i = now ; i < ca.size() ; i++){
	    if(before_check == ca[i])continue;
	    before_check = ca[i];
		if(s + ca[i] <= target){ // if <= target
			v.push_back(ca[i]);
			s += ca[i];		
			dfs(ca,target,i+1);//从上个元素下标后一位开始dfs
			s -= v.back();
			v.pop_back();
		//	cout << endl << "       ret        "<<endl;
		}
		else{
			return;
		}
	}//for(i)
	
}
    
vector<vector<int>> combinationSum2(vector<int>& ca, int target) {
    sort(ca.begin(),ca.end());
    int before_check = -1;
	for(int i = 0; i < ca.size() ; i++){
		s = 0;
		if(before_check == ca[i])continue;//
		before_check = ca[i];
		s += ca[i];
		v.push_back(ca[i]);
	    dfs(ca,target,i+1);
	    v.pop_back();
	}//for(i)
	return result;
}  
};


 

 

### LeetCode Problem 40C++ 实现 LeetCode40 题名为 **Combination Sum II**,其目标是从给定候选数组 `candidates` 中找出所有不同的组合,使得这些数的和等于目标值 `target`。需要注意的是,每个数字只能使用一次,并且解集中不能包含重复的组合。 以下是该问题的一个标准回溯法 (Backtracking) 解决方案: ```cpp class Solution { public: vector<vector<int>> combinationSum2(vector<int>& candidates, int target) { sort(candidates.begin(), candidates.end()); // 排序以便去重 vector<vector<int>> result; vector<int> path; backtrack(result, path, candidates, target, 0); return result; } private: void backtrack(vector<vector<int>>& result, vector<int>& path, vector<int>& candidates, int remain, int start) { if (remain < 0) return; // 超过目标值则返回 if (remain == 0) { // 找到符合条件的组合 result.push_back(path); return; } for (int i = start; i < candidates.size(); ++i) { // 去除重复组合 if (i > start && candidates[i] == candidates[i - 1]) continue; path.push_back(candidates[i]); // 选择当前元素 backtrack(result, path, candidates, remain - candidates[i], i + 1); // 进入下一层决策树 path.pop_back(); // 撤销选择 } } }; ``` #### 复杂度分析 上述算法的时间复杂度主要取决于递归调用次数以及每次递归中的操作数量。由于需要遍历所有的可能组合并对其进行剪枝处理,因此时间复杂度难以精确计算,但通常可以表示为 \(O(2^n)\),其中 \(n\) 是输入数组的长度[^1]。空间复杂度由递归栈决定,最坏情况下为 \(O(n)\)[^2]。 --- ### 动态规划方法的可能性探讨 虽然动态规划常用于解决子集求和类问题,但在本题中并不适用,因为题目要求输出具体的组合而非仅仅判断是否存在满足条件的集合。因此,采用回溯法更为合适[^3]。 ---
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