回溯算法,从入门到精通

回溯算法在数据结构中式一种经常使用的算法,也是一种暴力求解法,基本思想是深度遍历,选择一条路一步一步走,当走不通的时候或者已经求的正确的结果,返回上一步,接着选择另外一条路走,直到遍历完全部节点。git

回溯算法是一种思想,真正用代码实现的时候,大多时候都须要用的方法是递归。算法

一. 回溯算法最出名的是8皇后问题,8皇后问题是在8*8格的棋盘上摆放8个皇后,使得这个8个皇后不在同一行上,也不在不一列上,也不在同一个对角线上,问有多少种摆法?数组

这个问题的解法是典型的回溯算法:数据结构

  1. 在第一行的某一个位置放置一个皇后,固然是从第一个位置开始。
  2. 接着在第二行的找一个能够摆放皇后的位置,条件就是不在同一行,不在不一列也不在同一斜线上,若是找到则进行下一行的查找,若是找不到,则回退到第一行的位置从新查找第一个皇后的位置,依次类推,直到8个 皇后都放到棋盘上。 代码入下: 在这里插入图片描述 上面的代码最主要的方法是recursionQueen,recursion是递归的意思,想象一下8*8的棋盘,参数row为0,从第一行开始,第一行的第一个位置符合条件,放置一个皇后,接着递归调用recursionQueen,row参数为1表明第二行,第二行的第一列检查不符合条件,由于位于同一列,接着看第二列,一样不符合条件,接着看看第三列,符合条件,接着在递归调用recursionQueen,row为2表示第三行,放置第三个皇后,一次类推,直到第八行,第8个皇后符合条件以后,这就找出了第一种正确的摆放位置。
  3. 删除最后一个皇后,在第8行接着找,直到遍历完第8行找到所有的摆放位置。第8行遍历完以后,也就走完了for循环,删除第7行存在列表中皇后,在第七行接着寻找下一个符条件的皇后,找到以后接着在递归调用recursionQueen这个方法,寻找第8行符合条件的皇后。等到第7行遍历完了以后接着删除第六行的皇后,接着第六行遍历,寻找第六行下一个符合条件的皇后,一次类推便可。 以上就是8皇后问题,写的有点绕,多读几遍总能读懂。 在作几个回溯问题,巩固一下:

二. 看下LeetCode中的17. 电话号码的字母组合这个问题,问题描述以下:3d

给定一个仅包含数字 2-9 的字符串,返回全部它能表示的字母组合。 给出数字到字母的映射以下(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 输入:"23" 输出:["ad", "ae", "af", "bd", "be", "bf", "cd", "ce", "cf"].blog

这个问题的解法和8皇后问题相似,好比输入为23的时候,2中的全部字母表明一行,3中的全部字母表明第二行,那么就能够一次递归调用某一行的字母进行组合,代码入下:排序

在这里插入图片描述 上面的代码也不是很难理解,每个数字表明几个字母,用其中的字母来进行循环组合,一次递归调用,当组合的长度和给的digits长度一致的时候,说明此次组合成功,并删除最后一个字母,接着循环,寻找下一个符合条件的字母。递归

三. 在看一个LeetCode中37. 解数独 : 编写一个程序,经过已填充的空格来解决数独问题。图片

一个数独的解法需遵循以下规则:字符串

数字 1-9 在每一行只能出现一次。 数字 1-9 在每一列只能出现一次。 数字 1-9 在每个以粗实线分隔的 3x3 宫内只能出现一次。 空白格用 '.' 表示。 在这里插入图片描述

代码入下: 在这里插入图片描述

  1. 遍历二维数组,当遇到点的时候,从1到9开始尝试,判断是否是知足条件,若是知足,用当前的数字替换点,
  2. 递归调用,由于上一个点已经被替换了,接着遍历二维数组,寻找下一个是的点的位置,找到以后在遍历1到9查找符合条件的字符,找到以后接着再递归,仍是走2
  3. 若是遍历完了一到9,仍是没有符合条件的,则返回false,证实此路不通,开始回溯,把已经负责的数字用点还原回去,在接着从1到9中寻找合适的数字
  4. 如此递归回溯,直到找到合适的为止。

四。 再看一个39. 组合总和 给定一个无重复元素的数组 candidates 和一个目标数 target ,找出 candidates 中全部可使数字和为 target 的组合。

candidates 中的数字能够无限制重复被选取。

说明:

全部数字(包括 target)都是正整数。 解集不能包含重复的组合。 示例 1:

输入: candidates = [2,3,6,7], target = 7, 所求解集为: [ [7], [2,2,3] ] 示例 2:

输入: candidates = [2,3,5], target = 8, 所求解集为: [ [2,2,2,2], [2,3,3], [3,5] ]

这道题目用回溯算法也很简单,思想是从第一个元素开始,若是比目标值小加到列表中,递归遍历,并把目标值和第一个元素的差值,还有开始遍历的起始位置传递过去, 2. 从起始位置开始遍历,和目标值比较, 3. 若是和目标值相等,找到对应的素组,而后删除列表的最后一个元素,接着遍历 4. 若是比目标值大的话,忽略,继续遍历 5. 当一次循环作完,删除上一次递归插入的元素值 代码入下: 在这里插入图片描述

上面的代码能够排序也能够不排序。 若是传值start,每次递归调用都加1的话就成了不重复的元素了。

回溯算法看这几个例子就差很少了吧。还想刷题巩固的话 能够看LeetCode上面搜索关于回溯的题练习。

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