概述
回溯法思路的简单描述是:把问题的解空间转化成了图或者树的结构表示,然后使用深度优先搜索策略进行遍历,遍历的过程中记录和寻找所有可行解或者最优解。
基本思想类同于:
图的深度优先搜索
二叉树的后序遍历
2. 详细描述
详细的描述则为:
回溯法按深度优先策略搜索问题的解空间树。首先从根节点出发搜索解空间树,当算法搜索至解空间树的某一节点时,先利用剪枝函数判断该节点是否可行(即能得到问题的解)。如果不可行,则跳过对该节点为根的子树的搜索,逐层向其祖先节点回溯;否则,进入该子树,继续按深度优先策略搜索。
回溯法的基本行为是搜索,搜索过程使用剪枝函数来为了避免无效的搜索。剪枝函数包括两类:1. 使用约束函数,剪去不满足约束条件的路径;2.使用限界函数,剪去不能得到最优解的路径。
问题的关键在于如何定义问题的解空间,转化成树(即解空间树)。解空间树分为两种:子集树和排列树。两种在算法结构和思路上大体相同。
实现方式
回溯法的实现方法有两种:递归和递推(也称迭代)。一般来说,一个问题两种方法都可以实现,只是在算法效率和设计复杂度上有区别。<br /> 【类比于图深度遍历的递归实现和非递归(递推)实现】
递归
思路简单,设计容易,但效率低,其设计范式如下:
void backtrack (int t)
{
if (t>n) output(x); //叶子节点,输出结果,x是可行解
else
for i = 1 to k//当前节点的所有子节点
{
x[t]=value(i); //每个子节点的值赋值给x
//满足约束条件和限界条件
if (constraint(t)&&bound(t))
backtrack(t+1); //递归下一层
}
}
递推
void iterativeBacktrack ()
{
int t=1;
while (t>0) {
if(ExistSubNode(t)) //当前节点的存在子节点
{
for i = 1 to k //遍历当前节点的所有子节点
{
x[t]=value(i);//每个子节点的值赋值给x
if (constraint(t)&&bound(t))//满足约束条件和限界条件
{
//solution表示在节点t处得到了一个解
if (solution(t)) output(x);//得到问题的一个可行解,输出
else t++;//没有得到解,继续向下搜索
}
}
}
else //不存在子节点,返回上一层
{
t--;
}
}
}
这类题的模板
for i:=start;i<遍历的长度;i++{
if 判断条件{
path=append(path,遍历的值)
dfs(传入各种参数)
path=path[:len(path)-1]
}
}
func combinationSum(candidates []int, target int) [][]int {
res:=make([][]int,0)
path:=make([]int,0)
dfs(candidates,target,path,&res,0)
return res
}
func dfs(candidates []int,target int, path []int, res *[][]int,st int){
if target==0{
*res=append(*res,append([]int{},path...))
}
for i:=st;i<len(candidates);i++{
if target-candidates[i]>=0{
path=append(path,candidates[i])
dfs(candidates,target-candidates[i],path,res,i)
path=path[:len(path)-1]
}
}
}