C++回溯算法中组合的相关问题分析

2023-03-15 09:43:03 作者：清风何渡

回溯算法并不是什么高效的算法，因为本质上时去遍历所有元素，找出所有可能，然后选出需要的答案。那为什么还要回溯法，简单来说，不是所有的问题都能用什么巧妙的方法来解决的

回溯算法模板

void backtracking(参数) {
if (终止条件) {
存放结果;
return;
}
for (选择：本层集合中元素（树中节点孩子的数量就是集合的大小）) {
处理节点;
backtracking(路径，选择列表); // 递归
回溯，撤销处理结果
}
}

回溯问题，最关键的是画出二叉树，遍历、剪枝问题都要通过直观的观察才能总结

一、组合

剪枝策略

已经选择的元素个数：path.size();

还需要的元素个数为: k - path.size();

在集合n中至多要从该起始位置 : n - (k - path.size()) + 1，开始遍历

class Solution {
private:
    vector<vector<int>> result;
    vector<int> path;
    void backtracking(int n,int k,int startIndex){
        if(path.size()==k){
            result.push_back(path);
            return;
        }
        for(int i=startIndex;i<=n-(k-path.size())+1;i++){
            path.push_back(i);
            backtracking(n,k,i+1);
            path.pop_back();
        }
    }
public:
    vector<vector<int>> combine(int n, int k) {
        backtracking(n,k,1);
        return result;
    }
};

二、组合总和III与组合总和

1.组合总和III

在组合的基础上，多了一个求和的操作，求和也可以剪枝

class Solution {
private:
    vector<vector<int>> result;
    vector<int> path;
    void backtracking(int sum,int k,int n,int startIndex){
        if(sum>n) return;
        if(path.size()==k){
            if(sum==n) result.push_back(path);
            return;
        }
        for(int i=startIndex;i<=9-(k-path.size())+1;i++){
            path.push_back(i);
            sum+=i;
            backtracking(sum,k,n,i+1);
            sum-=i;
            path.pop_back();
        }
    }
public:
    vector<vector<int>> combinationSum3(int k, int n) {
        backtracking(0,k,n,1);
        return result;
    }
};

2.组合总和

本题与组合III的区别在于，不限制组合内数字的个数，且同一个数字可以无限制重复被选取，体现在代码上就是，向下递归的时候，i不变

class Solution {
private:
    vector<int> path;
    vector<vector<int>> result;
    void backtracking(vector<int>& candidates, int target,int index,int sum){
        if(sum>target) return;
        if(sum==target){
            result.push_back(path);
            return;
        }
        for(int i=index;i<candidates.size();i++){
            path.push_back(candidates[i]);
            sum+=candidates[i];
            backtracking(candidates,target,i,sum);
            sum-=candidates[i];
            path.pop_back();
        }
    }
public:
    vector<vector<int>> combinationSum(vector<int>& candidates, int target) {
        backtracking(candidates,target,0,0);
        return result;
    }
};

3.组合总和II

本题和组合总和的区别在于，输入样例中含有重复元素时，输出样例不能有重复元素

同一条枝干上，元素可以相同；而不同的枝干则不能重复

即：横向遍历不能重复、纵向遍历可以重复

class Solution {
private:
    vector<int> path;
    vector<vector<int>> result;
    void backtracking(vector<int>& candidates, int target,int index,int sum){
        if(sum>target) return;
        if(sum==target){
            result.push_back(path);
            return;
        }
        for(int i=index;i<candidates.size();i++){
            if(i>index&&candidates[i]==candidates[i-1])
                continue;
            path.push_back(candidates[i]);
            sum+=candidates[i];
            backtracking(candidates,target,i+1,sum);
            sum-=candidates[i];
            path.pop_back();
        }
    }
public:
    vector<vector<int>> combinationSum2(vector<int>& candidates, int target) {
        sort(candidates.begin(),candidates.end());
        backtracking(candidates,target,0,0);
        return result;
    }
};

三、电话号码的字母组合

这题很好的考察了：for循环横向遍历、递归纵向遍历的知识点

class Solution {
private:
    const string letterMap[10]={
        "",
        "",
        "abc",
        "def",
        "ghi",
        "jkl",
        "mno",
        "pqrs",
        "tuv",
        "wxyz"
    };
public:
    string path;
    vector<string> result;
    void backtracking(string digits,int index){
        if(index==digits.size()){
            result.push_back(path);
            return;
        }
        int digit=digits[index]-'0';
        string letter=letterMap[digit];
        for(int i=0;i<letter.size();i++){
            path.push_back(letter[i]);
            backtracking(digits,index+1);
            path.pop_back();
        }
    }
    vector<string> letterCombinations(string digits) {
        if(digits.size()==0)
            return result;
        backtracking(digits,0);
        return result;
    }
};

到此这篇关于C++回溯算法中组合的相关问题分析的文章就介绍到这了,更多相关C++回溯算法组合内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！