理论
回溯法也可以叫做回溯搜索法,它是一种搜索的方式。
回溯法并不是什么高效的算法。因为回溯的本质是穷举,穷举所有可能,然后选出我们想要的答案,如果想让回溯法高效一些,可以加一些剪枝的操作,但也改不了回溯法就是穷举的本质。
那么既然回溯法并不高效为什么还要用它呢?因为一些问题能暴力搜出来就不错了,撑死了再剪枝一下,还没有更高效的解法。
回溯法,一般可以解决如下几种问题:
- 组合问题:N个数里面按一定规则找出k个数的集合
- 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
- 排列问题:N个数按一定规则全排列,有几种排列方式
- 棋盘问题:N皇后,解数独等等
组合是不强调元素顺序的,排列是强调元素顺序。
回溯法解决的问题都可以抽象为树形结构,因为回溯法解决的都是在集合中递归查找子集,集合的大小就构成了树的宽度,递归的深度就构成了树的深度。递归就要有终止条件,所以必然是一棵高度有限的树(N叉树)。
回溯的模板
void backtracking(参数) {if (终止条件) {存放结果;return;}for (选择:本层集合中元素(树中节点孩子的数量就是集合的大小)) {处理节点;backtracking(路径,选择列表); // 递归回溯,撤销处理结果}
}
77. 组合
使用模板进行解题
result和path可定义为全局变量
class Solution:def combine(self, n: int, k: int) -> List[List[int]]:result = []self.backtracking(1, n, k, result, [])return resultdef backtracking(self, start, end, k, result, path):if len(path) == k:result.append(path[:])returnfor i in range(start, end+1):path.append(i)self.backtracking(i+1, end, k, result, path)path.pop()
剪枝优化
如果for循环选择的起始位置之后的元素个数 已经不足 我们需要的元素个数了,那么就没有必要搜索了。
class Solution:def combine(self, n: int, k: int) -> List[List[int]]:result = []self.backtracking(1, n, k, result, [])return resultdef backtracking(self, start, end, k, result, path):if len(path) == k:result.append(path[:])returnfor i in range(start, end-(k-len(path))+2):path.append(i)self.backtracking(i+1, end, k, result, path)path.pop()