回溯算法

定义:
回溯算法又称试探法。回溯法是一种组织得井井有条,能避免不必要重复搜索的穷举试搜索法。

回溯法是一种选优搜索法,按选优条件向前搜索,以达到目标。但当探索到某一步时,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为回溯法,而满足回溯条件的某个状态的点称为“回溯点”。

基本思想
从一条路往前走,能进则进,不能进则退回来,换一条路再试。

  1. 明确第一条有多少种走法,按顺序尝试走。
  2. 如果能走,就进行下一步。不能则返回上一步尝试其他路。重复这个过程。
  3. 找到解输出或返回到第一步无路返回停止。

例题
(1)八皇后问题:有八个皇后(可以当成八个棋子),如何在 8*8 的棋盘中放置8个皇后,使得任意两个皇后都不在同一条横线、纵线或者斜线上。

分析:

  1. 明确第一步有8种走法,按顺序尝试走;
  2. 如果能走(任意两个皇后都不在同一条横线、纵线或者斜线上),接下来下一个皇后走(也有8种走法),同样做判断是否能走,若能,继续下一个皇后,若不能返回到上一步尝试其他的路;
  3. 找到解输出。

代码:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define N 8
int queen[9];//记录皇后的位置。
int sum;
//判断能不能放是个问题。
int check(int r, int c)
{
    int i;
    for(i=1; i<r; i++)
    {
        if(queen[i] == c)
            return 0;
        if((i+queen[i] == r+c) || (i-queen[i] == r-c))
            return 0;
    }
    return 1;
}
//然后就是放棋子
void putchess(int n)
{
    int i;
    if(n>N)  //到达条件
    {
        sum++;
        for(i=1; i<=N; i++)
            printf("%d ", queen[i]);
        printf("\n");
        return;
    }
    for(i=1; i<=N; i++)  //每一步可能的走法,按规律走,这样不漏掉
    {
        if(check(n, i))  //如果能走,就走,
        {
            queen[n] = i;
            putchess(n+1);   //走下一步。
           //没有处理皇后位置清0操作
        }
    }
}
void main()
{
    putchess(1);
    printf("\n%d", sum);
}

(2)全排列:找出1到n所有不重复的排列。
例:
n=3
1,2,3;
1,3,2;
2,1,3;
2,3,1;
3,1,2;
3,2,1;

#include<stdio.h>
int num[100];
int num_flag[100];
int max;
void choosenum(int n) //选择一个数
{
    int i;

    if(n>max)  //到达退出条件
    {
        for(i=1; i<=max; i++)
           printf("%d", num[i]);
        printf("\n");
        return;
    }

    for(i=1; i<=max; i++)  //每一步的走法
    {
        if(num_flag[i] == 0) //能走的条件
        {
            num[n] = i;
            num_flag[i] = 1;
            choosenum(n+1);  //下一步。
            num_flag[i] = 0; //这一步不用i了,要把i放回去,方便下次使用
        }

    }
}
void main()
{
    int i, n;

    scanf("%d", &max);
    choosenum(1);
}

下载方:https://pan.quark.cn/s/a4b39357ea24 布线问题(分支限界算法)是计算机科学和电子工程领域中一个广为人知的议题,它主要探讨如何在印刷电路板上定位两个节点间最短的连接路径。 在这一议题中,电路板被构建为一个包含 n×m 个方格的矩阵,每个方格能够被界定为可通行或不可通行,其核心任务是定位从初始点到最终点的最短路径。 分支限界算法是处理布线问题一种常用策略。 该算法回溯法有相似之处,但存在差异,分支限界法仅需获取满足约束条件的一个最优路径,并按照广度优先或最小成本优先的原则来探索解空间树。 树 T 被构建为子集树或排列树,在探索过程中,每个节点仅被赋予一次成为扩展节点的机会,且会一次性生成其全部子节点。 针对布线问题的解决,队列分支限界法可以被采用。 从起始位置 a 出发,将其设定为首个扩展节点,并将与该扩展节点相邻且可通行的方格加入至活跃节点队列中,将这些方格标记为 1,即从起始方格 a 到这些方格的距离为 1。 随后,从活跃节点队列中提取队首节点作为下一个扩展节点,并将与当前扩展节点相邻且未标记的方格标记为 2,随后将这些方格存入活跃节点队列。 这一过程将持续进行,直至算法探测到目标方格 b 或活跃节点队列为空。 在实现上述算法时,必须定义一个类 Position 来表征电路板上方格的位置,其成员 row 和 col 分别指示方格所在的行和列。 在方格位置上,布线能够沿右、下、左、上四个方向展开。 这四个方向的移动分别被记为 0、1、2、3。 下述表格中,offset[i].row 和 offset[i].col(i=0,1,2,3)分别提供了沿这四个方向前进 1 步相对于当前方格的相对位移。 在 Java 编程语言中,可以使用二维数组...
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