回溯算法

回溯(backtracking):

有“通用解题法”之称。用它可以系统地搜索问题的所有解。它在问题的解空间树中,按深度优先策略从根结点出发搜索解空间树。算法搜索至解空间树的任一结点时,先判断该结点是否包含问题的解,如果肯定不包含,则跳过对以该节点为根的子树的搜索,逐层向其祖先结点回溯;否则,进入该子树,继续按深度优先策略继续搜索。

八皇后问题:

问题描述:在8×8的国际象棋棋盘上放置八个皇后,使得任何一个皇后都无法直接吃掉其他的皇后?为了达到此目的,任两个皇后都不能处于同一条横行、纵行或斜线上。

#include 
#include 
#define N 8
using namespace std;
int a[8];//皇后每行每列有且只能有一个,所以用a[i]代表第i个皇后(在第i行)放在第a[i]列
int cnt=1;//记录解的序号
void search(int m);
int canPlace(int row ,int col);
void printResult();
/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */

int main(int argc, char** argv) {
    search(0);
    return 0;
}
void search(int m)
{
    if(m>=N)printResult();
    else
    {
        int i;
        for(i=0;i

下面给出4皇后回溯过程:


以及八皇后回溯过程(树太深,所以把时间设置的很快,大家看个热闹就行,感受一下计算机的力量):


0-1背包问题:

问题描述:在0 / 1背包问题中,需对容量为c 的背包进行装载。从n 个物品中选取装入背包的物品,每件物品i 的重量为wi ,价值为pi 。对于可行的背包装载,背包中物品的总重量不能超过背包的容量,最佳装载是指所装入的物品价值最高。

#include 
#define MAX 10
using namespace std;
int n;//物品个数
int c;//背包容量
int maxValue;//记录所选物品最大价值
int w[MAX];//物品重量数组
int v[MAX];//物品价值数组
int a[MAX];//a数组存放当前物品的选择情况
          //a[i]=0表述不选第i个物品,a[i]=1表示选择第i个物品
int result[100];
int cnt; 
void init();
void readData();
void search(int m);
void checkMax();
void printResult();
/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */

int main(int argc, char** argv) {
    cin>>n>>c;
    while(n!=0||c!=0)
    {
        init();
        readData();
        search(0);
        result[cnt]=maxValue;
        cnt++;
        cin>>n>>c;
    }
    printResult();
    return 0;
}

void init()
{
    maxValue=0;
    int i;
    for(i=0;i>w[i];
    } 
    for(i=0;i>v[i];
    } 
    
}

void search(int m)
{
    if(m>=n)
        checkMax();
    else
    {
        a[m]=0;//不要该物品
        search(m+1);
        a[m]=1;//要该物品
        search(m+1);
    }
    
}

void checkMax()
{
    int weight=0,value=0;
    int i;
    for(i=0;imaxValue)
                maxValue=value;
        }
    }
}

void printResult()
{
    int i;
    for(i=0;i

堡垒问题:

如图城堡是一个4×4的方格,为了保卫城堡,现需要在某些格子里修建一些堡垒。城堡中的某些格子是墙,其余格子都是空格,堡垒只能建在空格里,每个堡垒都可以向上下左右四个方向射击,如果两个堡垒在同一行或同一列,且中间没有墙相隔,则两个堡垒都会把对方打掉。问对于给定的一种状态,最多能够修建几个堡垒。

#include 
#define MAX 5
int n;
int a[MAX*MAX];
int maxnum;
using namespace std;
void search(int m);
int canPlace(int m);
void checkMax();
/*run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop*/ 

int main(int argc, char** argv) {
    while(cin>>n&&n!=0)
    {
        
        maxnum=0;
        char c;
        int i;
        for(i=0;i>c;
            if(c=='.')a[i]=1;
            else if(c=='X')a[i]=0;
        }
        search(0);
        cout<=n*n)checkMax();
    else
    {
        search(m+1);
        if(canPlace(m)==1)
        {
            a[m]=2;//放堡垒
            search(m+1);
            a[m]=1;//把堡垒拿掉 
        }
    }
}

int canPlace(int m)
{
    if(a[m]==0)return 0;
    int row,col;
    row=m/n; 
    col=m%n;
    int i,j;
    for(i=0;imaxnum)maxnum=cnt;
}

素数环问题:

问题描述:把从1到20这20个数摆成一个环,要求相邻的两个数的和是一个素数。

#include 
#include 
void search(int);
void init();              
void printresult();      
int isprime(int);         
void swap(int,int);       
int a[21];                
int main()
{
    init();
    search(2);            
}
int isprime(int num)
{
    int i,k;
    k=sqrt(num);
    for(i=2;i<=k;i++)
        if(num%i==0)
            return(0);
    return(1);
}
void printresult()
{
    int i;
    for(i=1;i<=20;i++)
        printf("%3d",a[i]);
    printf("\n");
}
void search(int m)
{
    int i;
    if(m>20)                       
    {
        if(isprime(a[1]+a[20]))        //判断首尾是否满足要求
            printresult();            
        return;
    }
    else
    {
        for(i=m;i<=20;i++)     //注意i是从m开始的而不是m+1      
        {
            swap(m,i);              
            if(isprime(a[m-1]+a[m]))  
                search(m+1);       
            swap(m,i);             
        }
    }
}
void swap(int m, int i)
{
    int t;
    t=a[m];
    a[m]=a[i];
    a[i]=t;
}
void init()
{
    int i;
    for(i=0;i<21;i++)
        a[i]=i;
}


迷宫问题:

问题描述:给一个20×20的迷宫、起点坐标和终点坐标,问从起点是否能到达终点。
输入:多个测例。输入的第一行是一个整数n,表示测例的个数。接下来是n个测例,每个测例占21行,第一行四个整数x1,y1,x2,y2是起止点的位置(坐标从零开始),(x1,y1)是起点,(x2,y2)是终点。下面20行每行20个字符,’.’表示空格;’X’表示墙。
输出:每个测例的输出占一行,输出Yes或No。

#include 
using namespace std;
#define N 20//20*20的迷宫
int k=20,t=20;//行数和列数
int a[N][N];//1代表墙,0代表可走,2代表已经走过
int n;//测例个数
int startRow,startCol;//入口坐标
int endRow,endCol;//出口坐标
int flag=0;
/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */
void readData();
void search(int row,int col);
int canPlace(int row,int col);
void printResult();

int main(int argc, char** argv) {
    cin>>n;
    while(n--)
    {
        flag=0;
        readData();
        search(startRow,startCol);
        printResult();
        
    }
    return 0;
}
void readData()
{
    cin>>startRow>>startCol;
    cin>>endRow>>endCol;
    int i,j;
    char c;
    for(i=0;i>c;
            if(c=='.')a[i][j]=0;
            else if(c=='X')a[i][j]=1;
        }
    }
    
}
void search(int row,int col)
{
    if((row==endRow)&&(col==endCol))
    {
        flag=1;
        return;
    }
    else
    {
        int r,c;
        a[row][col]=2;//标记已经走过的位置
        r=row,c=col-1;//向左走
        if(canPlace(r,c))search(r,c);
        r=row,c=col+1;//向右走 
        if(canPlace(r,c))search(r,c);
        r=row-1,c=col;//向上走 
        if(canPlace(r,c))search(r,c);
        r=row+1,c=col;//向下走 
        if(canPlace(r,c))search(r,c);
    }
    
}
int canPlace(int row,int col)//判断是否可走
{
    if(row>=0&&row=0&&col

农场灌溉问题:

问题描述:一农场由图所示的十一种小方块组成,蓝色线条为灌溉渠。若相邻两块的灌溉渠相连则只需一口水井灌溉。给出若干由字母表示的最大不超过50×50具体由(m,n)表示,的农场图,编程求出最小需要打的井数。每个测例的输出占一行。当M=N=-1时结束程序。


#include   
using namespace std;  
int m, n;  
  
struct Maze  
{  
    char ch;                     //方块类型 
    int visited;                 //访问标记 
    int left, right, up, down;   //连通线  
}maze[100][100];  
int dir[4][2] = {{1,0}, {-1,0}, {0,-1}, {0,1}}; //上下左右四个方向
  
bool Place(int x, int y, int nx, int ny)  
{  
    //未越界且未被访问过 
    if(nx>0 && nx<=m && ny>0 && ny<=n && !maze[nx][ny].visited)  
    {  
        //向左
        if(nx==x && ny==y-1 && maze[x][y].left && maze[nx][ny].right)  
            return true;  
        //向下 
        if(nx==x+1 && ny==y && maze[x][y].down && maze[nx][ny].up)  
            return true;  
        //向右  
        if(nx==x && ny==y+1 && maze[x][y].right && maze[nx][ny].left)  
            return true;  
        //向上 
        if(nx==x-1 && ny==y && maze[x][y].up && maze[nx][ny].down)  
            return true;  
    }  
    return 0;  
}  
void dfs(int x, int y)  
{  
    maze[x][y].visited = 1;               
    for(int i = 0; i < 4; i++)  
    {  
        int nx = x+dir[i][0];  
        int ny = y+dir[i][1];  
        //将所有可联通的区域全部标记 
        if(Place(x, y, nx, ny))  
            dfs(nx, ny);  
    }  
}  
int main()  
{  
    while(cin >> m >> n && (m!=-1 || n!=-1))  
    {  
        int cnt = 0;  
        for(int i = 1; i <= m; i++)  
            for(int j = 1; j <= n; j++)  
            {  
                cin >> maze[i][j].ch;  
                //初始化 
                maze[i][j].visited = 0;  
                maze[i][j].down = 0;  
                maze[i][j].up = 0;  
                maze[i][j].right = 0;  
                maze[i][j].left = 0;  
                switch(maze[i][j].ch)  
                {  
                    case'A':    maze[i][j].left=1;  
                                maze[i][j].up=1;  
                                break;  
                    case'B':    maze[i][j].right=1;  
                                maze[i][j].up=1;  
                                break;  
                    case'C':    maze[i][j].left=1;  
                                maze[i][j].down=1;  
                                break;  
                    case'D':    maze[i][j].right=1;  
                                maze[i][j].down=1;  
                                break;  
                    case'E':    maze[i][j].up=1;  
                                maze[i][j].down=1;  
                                break;  
                    case'F':    maze[i][j].left=1;  
                                maze[i][j].right=1;  
                                break;  
                    case'G':    maze[i][j].left=1;  
                                maze[i][j].right=1;  
                                maze[i][j].up=1;  
                                break;  
                    case'H':    maze[i][j].left=1;  
                                maze[i][j].up=1;  
                                maze[i][j].down=1;  
                                break;  
                    case'I':    maze[i][j].left=1;  
                                maze[i][j].right=1;  
                                maze[i][j].down=1;  
                                break;  
                    case'J':    maze[i][j].right=1;  
                                maze[i][j].up=1;  
                                maze[i][j].down=1;  
                                break;  
                    case'K':    maze[i][j].left=1;  
                                maze[i][j].right=1;  
                                maze[i][j].up=1;  
                                maze[i][j].down=1;  
                                break;  
                }  
            }  
        //连通区域个数  
        for(int i = 1; i <= m; i++)  
            for(int j = 1; j <= n; j++)  
            {  
                if(maze[i][j].visited == 0)     // 未被访问过
                {  
                    dfs(i, j);  
                    cnt ++;  
                }  
            }  
        cout << cnt << endl;  
    }  
    return 0;  
}  

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