回溯算法(back tracking)实际上一个相似枚举的搜寻尝试过程,次要是在搜寻尝试过程中寻找问题的解,当发现已不满足求解条件时,就“回溯”返回,尝试别的门路。
能够了解为深度优先算法。
通过枚举各种类型,依据条件限度,失去符合条件的后果。
个别用于要求出所有可能的后果。例如排列组合等等。
回溯算法框架:
result = []def backtrack(门路, 抉择列表): if 满足完结条件: result.add(门路) return for 抉择 in 抉择列表: 做抉择 backtrack(门路, 抉择列表) 撤销抉择
以全排列为例:
给定一个不含反复数字的数组 nums ,返回其 所有可能的全排列 。你能够 按任意程序 返回答案。
int **ret = NULL;int ret_num = 0;int *array = NULL;int array_num = 0;int *used = NULL;void backtrack(int *nums, int numsSize, int index){ if(index == numsSize) { int *temp = malloc(sizeof(int) * numsSize); memcpy(temp, array, sizeof(int) * numsSize); ret[ret_num] = temp; ret_num++; } else { for(int i =0; i < numsSize; i++) { if(used[i] == 1) continue; array[array_num] = nums[i]; array_num++; used[i] = 1; backtrack(nums, numsSize, array_num);//array num 其实就是遍历的深度。 used[i] = 0; array_num--; } }}int** permute(int* nums, int numsSize, int* returnSize, int** returnColumnSizes){ if(numsSize <= 0) { *returnSize = 0; return ret; } ret_num = array_num = 0; int total_num = 1; for(int i = 1; i <= numsSize; i++) total_num *= i; used = malloc(sizeof(int) * numsSize); memset(used, 0, sizeof(int) * numsSize); ret = malloc(sizeof(int*) * total_num); array = malloc(sizeof(int) * numsSize); backtrack(nums, numsSize, 0); *returnColumnSizes = malloc(sizeof(int) * total_num); for(int i = 0; i < total_num; i++) (*returnColumnSizes)[i] = numsSize; *returnSize = total_num; return ret;}
此处应用一个数组来示意数字是否曾经应用。每次抉择只抉择没有应用的数字。
重点是每次backtracking完当前,要复原现场,复原到backtracking的上一步,保障对下次抉择没有影响。
又如组合问题:
给定两个整数 n 和 k,返回范畴 [1, n] 中所有可能的 k 个数的组合。你能够按 任何程序 返回答案。
int **ret = NULL;int ret_num = 0;int *array = NULL;int array_size = 0;long long get_num(int n){ long long num = 1; for(int i =1; i <= n; i++) { num *= i; } return num;}void dfs(int *table, int n, int k, int deepth, int m)//m防止出现雷同的组合。{ if(deepth == k) { int *temp = malloc(sizeof(int) * k); for(int i =0; i < k; i++) temp[i] = array[i]; ret[ret_num] = temp; ret_num++; } else { for(int i = m; i <= n; i++) { if(table[i] == 0) continue; array[array_size++] = i; table[i] = 0; dfs(table, n, k , array_size, i);//i防止出现反复的后果。 array_size--; table[i] = 1; } }}int** combine(int n, int k, int* returnSize, int** returnColumnSizes){ ret_num = array_size = 0; int *table = malloc(sizeof(int) * (n + 1)); table[0] = 0; for(int i = 1; i <= n; i++) table[i] = 1; int num = get_num(n)/get_num(k)/get_num(n-k); ret = malloc(sizeof(int *) * num); array = malloc(sizeof(int) * k); dfs(table, n, k, 0, 0); *returnSize = ret_num; *returnColumnSizes = malloc(sizeof(int) * num); for(int i =0; i < num; i++) (*returnColumnSizes)[i] = k; free(table); free(array); return ret; }
同样的,应用一个数组来存储数据是否被抉择。
每次backtracking完当前要复原现场。
同时在组合过程中,为了防止出现雷同的数据,例如:1,2,3和3,2,1和1,3,2等状况。
先for循环中,须要跳过抉择过的数据,往后循环。