基本概念
回溯法:回溯搜索算法,本质为搜索算法,递归的副产品
回溯法本质上进行穷举,算法效率低。
解决问题
- 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
回溯法解决的问题都可以抽象为 树形结构,几何大小决定树的宽度,递归深度决定树的深度,即深度有限的 N 叉树。
回溯法模板
返回值及参数
回溯法类型一般为void
,参数一般根据回溯逻辑具体确定
void backtracking(...) {
}
终止条件
if (...) {
// 存放结果
return;
}
回溯搜索的遍历过程
由于几何的大小构成了树的宽度。在横向遍历宽度的内部,实现纵向递归的深度遍历。
for(节点:本层所有节点) {
处理节点;
backtracking(...);
回溯,撤销处理结果;
}
性能分析
子集问题分析:
- 时间复杂度:
O(2^n)
,因为每一个元素的状态无外乎取与不取,所以时间复杂度为O(2^n)
空间复杂度:
O(n)
,递归深度为n
,所以系统栈所用空间为O(n)
,每一层递归所用的空间都是常数级别,注意代码里的result
和path
都是全局变量,就算是放在参数里,传的也是引用,并不会新申请内存空间,最终空间复杂度为O(n)
排列问题分析:
时间复杂度:
O(n!)
,这个可以从排列的树形图中很明显发现,每一层节点为n
,第二层每一个分支都延伸了n-1
个分支,再往下又是n-2
个分支,所以一直到叶子节点一共就是n * n-1 * n-2 * ..... 1 = n!
。-
组合问题分析:
时间复杂度:O(2^n),组合问题其实就是一种子集的问题,所以组合问题最坏的情况,也不会超过子集问题的时间复杂度。
-
N皇后问题分析:
时间复杂度:
O(n!)
,其实如果看树形图的话,直觉上是O(n^n)
,但皇后之间不能见面所以在搜索的过程中是有剪枝的,最差也就是O(n!)
,n!
表示n * (n-1) * .... * 1
。-
解数独问题分析:
时间复杂度:
O(9^m)
,m
是'.'
的数目。- 空间复杂度:
O(n^2)
,递归的深度是n^2
。