回溯法是一种通过探索所有可能的候选解来找出所有解的算法。如果候选解被确认不是一个解(或者至少不是最后一个解),回溯算法会通过在上一步进行一些变化来丢弃该解,即回溯并尝试另一种可能。
回溯法通常用递归方式实现,它是一种选优搜索法,按选优条件向前搜索,以达到目标。但当搜索到某一步时,发现原先选择并不优或达不到目标,就退回一步重新选择,这种走不通就退回再走的技术称为“回溯法”。
回溯法的基本思想:
- 路径:已经做出的选择。
- 选择列表:当前可以做的选择。
- 结束条件:到达决策树底层,无法再做选择的条件。
回溯法的框架:
void backtrack(路径, 选择列表) {
if (满足结束条件) {
添加结果;
return;
}
for (选择 : 选择列表) {
做选择;
backtrack(路径, 选择列表);
撤销选择;
}
}
回溯法适用于解决的问题包括但不限于:
- 组合问题:N个数里面按一定规则找出k个数的组合方式。
- 排列问题:N个数按一定规则全排列,有无重复数。
- 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。
- 棋盘问题:N皇后、解数独等。
回溯法的关键在于:不断在每一层试错,如果发现当前选择不符合条件,就回退到上一层,再次尝试其他选项,直到找到所有符合条件的解。
分治法解决n皇后问题
n皇后问题是一个经典的回溯法应用问题,其目标是在n×n的棋盘上放置n个皇后,使得它们不能互相攻击,即任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上。以下是解决n皇后问题的C代码实现:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#define N 8 // 定义棋盘大小和皇后数量
int board[N][N]; // 棋盘,0表示空,1表示放置了皇后
// 打印解决方案
void printSolution() {
for (int i = 0; i &l