回溯一共就三类,分为组合、子集、排列。其中组合与子集又基本一致。
这三类又有其他变体,变体主要就是约束条件,共有三类:
①、元素无重,不可重复选。
②、元素可重,不可重复选。
③、元素无重,可重复选。
题目链接:https://leetcode.cn/problems/subsets/
思路:求全部子集,即所有节点都收集,套模板即可。
class Solution {
List<List<Integer>> arrayLists = new ArrayList<>();
List<Integer> list = new ArrayList<>();
public List<List<Integer>> subsets(int[] nums) {
backTracking(nums, 0);
return arrayLists;
}
void backTracking(int[] nums, int index) {
arrayLists.add(new ArrayList<>(list));
for (int i = index; i < nums.length; i++) {
list.add(nums[i]);
backTracking(nums, i+1);
list.remove(list.size()-1);
}
}
}
题目链接:https://leetcode.cn/problems/combinations/
思路:组合和子集问题基本没什么区别,无非是限定收集的深度。
class Solution {
List<List<Integer>> arrayLists = new ArrayList<>();
List<Integer> list = new ArrayList<>();
public List<List<Integer>> combine(int n, int k) {
backTracking(n, k,1);
return arrayLists;
}
void backTracking(int n, int k, int index) {
if (list.size() >= k) {
arrayLists.add(new ArrayList<>(list));
return;
}
for (int i = index; i <= n-(k-list.size())+1; i++) {
list.add(i);
backTracking(n, k, i+1);
list.remove(list.size()-1);
}
}
}
题目链接:https://leetcode.cn/problems/permutations/
思路:全排列,本身无重复数字,无需去重,全排列不需要指定起始点,但需要有一个used数组来进行纵向去重。
class Solution {
List<List<Integer>> arrayLists = new ArrayList<>();
List<Integer> list = new ArrayList<>();
public List<List<Integer>> permute(int[] nums) {
boolean[] used = new boolean[nums.length];
backTracking(nums, used);
return arrayLists;
}
void backTracking(int[] nums, boolean[] used) {
if (list.size() == nums.length) {
arrayLists.add(new ArrayList<>(list));
return;
}
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
if (used[i]) continue;
list.add(nums[i]);
used[i] = true;
backTracking(nums, used);
used[i] = false;
list.remove(list.size()-1);
}
}
}
题目链接:https://leetcode.cn/problems/subsets-ii/
思路:本题元素可重但不可复选,也就是纵向可以重复,横向不行,横向需要去重,首先先排序,同一个节点内,如果有重复只选择第一个。
class Solution {
List<List<Integer>> arrayLists = new ArrayList<>();
List<Integer> list = new ArrayList<>();
public List<List<Integer>> subsetsWithDup(int[] nums) {
Arrays.sort(nums);
backTracking(nums, 0);
return arrayLists;
}
void backTracking(int[] nums, int index) {
arrayLists.add(new ArrayList<>(list));
for (int i = index; i < nums.length; i++) {
if (i>index && nums[i]==nums[i-1])continue;
list.add(nums[i]);
backTracking(nums, i+1);
list.remove(list.size()-1);
}
}
}
题目链接:https://leetcode.cn/problems/combination-sum-ii/
思路:组合和子集没什么差别也是树层去重,另外注意剪枝sum+nums[i] <= target。
class Solution {
List<List<Integer>> arrayLists = new ArrayList<>();
List<Integer> list = new ArrayList<>();
int sum = 0;
public List<List<Integer>> combinationSum2(int[] candidates, int target) {
Arrays.sort(candidates);
backTracking(candidates , target, 0);
return arrayLists;
}
void backTracking(int[] nums, int target, int index) {
if (sum == target) {
arrayLists.add(new ArrayList<>(list));
return;
}
for (int i = index; i < nums.length && sum+nums[i] <= target; i++) {
if (i>index && nums[i] == nums[i-1]) continue;
sum += nums[i];
list.add(nums[i]);
backTracking(nums, target, i+1);
sum -= nums[i];
list.remove(list.size()-1);
}
}
}
题目链接:https://leetcode.cn/problems/permutations-ii/
思路:全排列不指定起始位置,故需要纵向去重;有重复元素故需要横向去重。
纵向去重用if (used[i]) continue;来解决。
横向去重用if (i > 0 && nums[i] == nums[i-1] && !used[i-1]) continue;来解决。因为只要是递归回来了used就是false,递归回来了也就开始for的横向了。
class Solution {
List<List<Integer>> arrayLists = new ArrayList<>();
List<Integer> list = new ArrayList<>();
boolean[] used = null;
public List<List<Integer>> permuteUnique(int[] nums) {
Arrays.sort(nums);
used = new boolean[nums.length];
backTracking(nums);
return arrayLists;
}
void backTracking(int[] nums) {
if (list.size() == nums.length) {
arrayLists.add(new ArrayList<>(list));
return;
}
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
if (used[i]) continue;
if (i > 0 && nums[i] == nums[i-1] && !used[i-1]) continue;
used[i] = true;
list.add(nums[i]);
backTracking(nums);
used[i] = false;
list.remove(list.size()-1);
}
}
}
题目链接:https://leetcode.cn/problems/combination-sum/
思路:本题元素无重复可复选。可复选想避免重复组合,就是不要回头,之前的组合和子集都递归i+1,这样就不会重复用之前的元素,就不会出现重复,当前是要求一个数可以重复用,那么递归就是i不再加1.
class Solution {
List<List<Integer>> arrayLists = new ArrayList<>();
List<Integer> list = new ArrayList<>();
int sum = 0;
public List<List<Integer>> combinationSum(int[] candidates, int target) {
Arrays.sort(candidates);
backTracking(candidates, target, 0);
return arrayLists;
}
void backTracking(int[] nums, int target, int index) {
if (sum == target) {
arrayLists.add(new ArrayList<>(list));
return;
}
for (int i = index; i < nums.length && sum + nums[i] <= target; i++) {
sum += nums[i];
list.add(nums[i]);
backTracking(nums, target, i);
sum -= nums[i];
list.remove(list.size()-1);
}
}
}
题目链接:无链接
思路:去掉去重的used数组就行。
class Solution {
List<List<Integer>> res = new LinkedList<>();
LinkedList<Integer> track = new LinkedList<>();
public List<List<Integer>> permuteRepeat(int[] nums) {
backtrack(nums);
return res;
}
// 回溯算法核心函数
void backtrack(int[] nums) {
// base case,到达叶子节点
if (track.size() == nums.length) {
// 收集叶子节点上的值
res.add(new LinkedList(track));
return;
}
// 回溯算法标准框架
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
// 做选择
track.add(nums[i]);
// 进入下一层回溯树
backtrack(nums);
// 取消选择
track.removeLast();
}
}
}