文章讲解:代码随想录 (programmercarl.com)——回溯理论基础
视频讲解:带你学透回溯算法(理论篇)| 回溯法精讲!_哔哩哔哩_bilibili
(1)组合问题:N个数里面按一定规则找出k个数的集合;
(2)切割问题:给一个字符串,问右几种切割方式;
(3)子集问题:N个数有多少个符合条件的子集;
(4)排列问题:强调元素顺序;
(5)棋盘问题:N皇后,解数独等。
所有回溯法都可抽象为一个N叉树
def backtracking(self, 参数):
if 终止条件:
return
for 选择 in 集合元素(树中节点孩子的数量就是集合的大小):
处理节点
self.backtrack(递归函数)
回溯操作,撤销处理节点
return
题目链接:77. 组合 - 力扣(LeetCode)
文章讲解:代码随想录 (programmercarl.com)——77. 组合
视频讲解:带你学透回溯算法-组合问题(对应力扣题目:77.组合)| 回溯法精讲!_哔哩哔哩_bilibili
回溯算法通过递归控制有多少层 for 循环,递归中每一层就是一层 for 循环。
回溯三部曲:
1. 确定递归函数的参数和返回值;
2. 确定递归终止条件;
3. 确定单层递归逻辑。
"""
未剪枝
"""
class Solution:
# 1. 确定递归函数的参数和返回值
# startindex:本次搜索时候的起始位置
# path:一维数组就是结果,即路径;
# result:二维数组,返回最终结果
def backtracking(self, n: int, k: int, startindex: int, path, result):
# 2. 确定终止条件,路径数量等于k个数的
if len(path) == k:
result.append(path[:])
return
# 3. 确定单层递归逻辑
for i in range(startindex, n + 1): # 需要剪枝优化
# 处理当前节点
path.append(i)
# 递归
self.backtracking(n, k, i + 1, path, result)
# 回溯,处理撤销节点
path.pop()
def combine(self, n: int, k: int) -> List[List[int]]:
result = []
self.backtracking(n, k, 1, [], result)
return result
视频讲解:带你学透回溯算法-组合问题的剪枝操作(对应力扣题目:77.组合)| 回溯法精讲!_哔哩哔哩_bilibili
剪枝操作:修改for循环的范围,len(path)表示已经选取元素的大小,用 (k - len(path) 得到还需要选取元素的个数,至多还剩 (n - ( k - len(path) ) + 2) 个元素需要选取,range函数为左闭右开区间。
"""
剪枝优化
"""
class Solution:
# 1. 确定递归函数的参数和返回值
# startindex:本次搜索时候的起始位置
# path:一维数组就是结果,即路径;
# result:二维数组,返回最终结果
def backtracking(self, n: int, k: int, startindex: int, path, result):
# 2. 确定终止条件,路径数量等于k个数的
if len(path) == k:
result.append(path[:])
return
# 3. 确定单层递归逻辑
for i in range(startindex, n - (k - len(path)) + 2): # 剪枝优化,修改for循环范围
# 处理当前节点
path.append(i)
# 递归
self.backtracking(n, k, i + 1, path, result)
# 回溯,处理撤销节点
path.pop()
def combine(self, n: int, k: int) -> List[List[int]]:
result = []
self.backtracking(n, k, 1, [], result)
return result
Note:剪枝操作一般都在循环范围处做文章。
题目链接:216. 组合总和 III - 力扣(LeetCode)
文章讲解:代码随想录 (programmercarl.com)——216.组合总和III
视频讲解:和组合问题有啥区别?回溯算法如何剪枝?| LeetCode:216.组合总和III_哔哩哔哩_bilibili
思路:k控制树的深度
class Solution:
# 1. 确定递归函数的参数和返回值
# path,一维数组,存储组合
# result,二维数组,存储结果
def backtracking(self, targetsum, k, sum, startindex, path, result):
# 2. 确定递归终止条件
# 当前和大于目标和,剪枝
if sum > targetsum:
return
# 组合中的个数与k相等
if len(path) == k:
# 组合的和与目标值相等
if sum == targetsum:
result.append(path[:])
return
# 3. 确定单层递归逻辑
for i in range(startindex, 9 - (k - len(path)) + 2):
sum += i
path.append(i)
self.backtracking(targetsum, k, sum, i + 1, path, result) # 递归,注意staertindex从i+1,即下一个数开始取
sum -= i # 回溯
path.pop() # 回溯
def combinationSum3(self, k: int, n: int) -> List[List[int]]:
result = []
# targetsum为n,初始sum为0,startindex为1
self.backtracking(n, k, 0, 1, [], result)
return result
题目链接:17. 电话号码的字母组合 - 力扣(LeetCode)
文章讲解:代码随想录 (programmercarl.com)——17.电话号码的字母组合
视频讲解:还得用回溯算法!| LeetCode:17.电话号码的字母组合_哔哩哔哩_bilibili
思路:先用map做一个映射,构造n叉树,结果为n叉树的叶子节点。输入数字的个数,控制树的深度;每一个数字对应字母的长度,控制树的宽度。
class Solution:
# 初始化
def __init__(self):
self.letterMap = [
"", # 0
"", # 1
"abc", # 2
"def", # 3
"ghi", # 4
"jkl", # 5
"mno", # 6
"pqrs", # 7
"tuv", # 8
"wxyz" # 9
]
self.result = [] # 存储最终结果
self.s = "" # 单个需要结果
# 1. 确定递归函数的参数和返回值
# digits 为输入数字
# index 表示递归中传入的字符串遍历到哪一个数字了
def backtracking(self, digits, index):
# 2. 确定递归终止条件,index遍历到digits末尾的时候结束
if index == len(digits):
self.result.append(self.s)
return
# 3. 确定单层递归逻辑
digit = int(digits[index]) # 将索引处的数字转换为整数
letters = self.letterMap[digit] # 找数字对应的字符串
for i in range(len(letters)):
self.s += letters[i] # 用 += 连接不同字符串
self.backtracking(digits, index + 1) # 递归
self.s = self.s[:-1] # 回溯,移除最后一个字符
def letterCombinations(self, digits: str) -> List[str]:
if len(digits) == 0:
return self.result
self.backtracking(digits, 0)
return self.result