回溯算法理论基础
目录
题目问题
回溯法
效率
解决的问题
三部曲
题目问题
回溯法
也可以叫做回溯搜索法,它是一种搜索的方式。
回溯是递归的副产品,只要有递归就会有回溯。
所以以下中,回溯函数也就是递归函数,指的都是一个函数。
效率
虽然回溯法很难,很不好理解,但是回溯法并不是什么高效的算法。
因为回溯的本质是穷举,穷举所有可能,然后选出我们想要的答案,如果想让回溯法高效一些,可以加一些剪枝的操作,但也改不了回溯法就是穷举的本质。
那么既然回溯法并不高效为什么还要用它呢?
因为没得选,一些问题能暴力搜出来就不错了,撑死了再剪枝一下,还没有更高效的解法。
解决的问题
回溯法,一般可以解决如下几种问题:
- 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
组合是不强调元素顺序的,排列是强调元素顺序。
例如:{1, 2} 和 {2, 1} 在组合上,就是一个集合,因为不强调顺序,而要是排列的话,{1, 2} 和 {2, 1} 就是两个集合了。
组合无序,排列有序
回溯法解决的问题都可以抽象为树形结构
回溯法解决的都是在集合中递归查找子集,集合的大小就构成了树的宽度,递归的深度就构成了树的深度。
递归就要有终止条件,所以必然是一棵高度有限的树(N叉树)
三部曲
- 回溯函数模板返回值以及参数
回溯算法中函数返回值一般为void。
回溯算法需要的参数不易确定,所以一般是先写逻辑,然后需要什么参数,就填什么参数。
- 回溯函数终止条件
既然是树形结构,那么我们在讲解二叉树的递归 (opens new window)的时候,就知道遍历树形结构一定要有终止条件。
所以回溯也有要终止条件。
什么时候达到了终止条件,树中就可以看出,一般来说搜到叶子节点了,也就找到了满足条件的一条答案,把这个答案存放起来,并结束本层递归。
- 回溯搜索的遍历过程
for循环可以理解是横向遍历,backtracking(递归)就是纵向遍历,这样就把这棵树全遍历完了,一般来说,搜索叶子节点就是找的其中一个结果了。