何为回溯?
回溯算法又叫作回溯搜索算法,简称回溯法,是一种搜索的方式(本质为穷举搜索)。 回溯是递归的“副产品,有递归过程则常有回溯过程,回溯函数就是递归函数。
- 回溯法解决的问题都可以抽象为树形结构,因为回溯法解决的问题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(一棵N叉树)。
回溯法模板。
-
确定回溯函数的返回值和参数。
- 回溯算法中的返回值一般为void。
- 因回溯需要的参数不像二叉树的递归过程那么容易一次性确定下来,所以一般是先写逻辑,然后需要什么参数就填什么参数。
-
确定回溯函数的终止条件。
- 既然为树形结构,那么遍历树形结构就一定要有终止条件,所以回溯也要有终止条件。
- 一般来说搜索到了叶子节点,也就找到了满足条件的一个答案,把这个答案存放起来,并结束本层递归。
//回溯函数终止条件伪代码:
if (终止条件) {
存放结果;
return;
}
-
确定回溯搜索的遍历过程。
- 回溯法一般是在集合中递归搜索,集合的大小构成了树的宽度,递归的深度构成了树的深度,见下图(可以参看Carl老哥的B站讲解,深刻理解下图):
- 回溯法一般是在集合中递归搜索,集合的大小构成了树的宽度,递归的深度构成了树的深度,见下图(可以参看Carl老哥的B站讲解,深刻理解下图):
//回溯函数遍历过程的伪代码如下:
for (选择:本层集合中的元素(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
}
//for 循环可以理解为横向遍历,递归过程则是纵向遍历,这样就把这棵树全遍历了。
//一般来说,搜索到叶子节点就是找到其中一个结果了。
回溯模板如下:
void backtracking(参数) {
if (终止条件) {
存放结果;
return;
}
for (选择:本层集合中的元素(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
}
}
回溯经典例题:
LC77. 组合
给定两个整数 n 和 k,返回范围 [1, n] 中所有可能的 k 个数的组合。
你可以按 任何顺序 返回答案。
//使用全局变量更加清晰,减少放在递归函数参数列表的变量
List<List<Integer>> res = new ArrayList<>(); //存放最终结果
LinkedList<Integer> path = new LinkedList<>(); //存放单个组合
public List<List<Integer>> combine(int n, int k) {
dfs(n, k, 1);
return res;
}
private void dfs(int n, int k, int startIndex) {
if (path.size() == k) {
res.add(new ArrayList<>(path));
return;
}
//for (int i = startIndex; i <= n; i++) { //下面发生了剪枝
for (int i = startIndex; i <= n - (k - path.size()) + 1; i++) {
path.add(i);
dfs(n, k, i + 1);
//回溯
path.removeLast();
}
}
- 组合总和 III
找出所有相加之和为 n 的 k 个数的组合。组合中只允许含有 1 - 9 的正整数,并且每种组合中不存在重复的数字。
说明:
所有数字都是正整数。 解集不能包含重复的组合。
List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
LinkedList<Integer> path = new LinkedList<>();
public List<List<Integer>> combinationSum3(int k, int n) {
if (k <= 0 || k > 10) {
return res;
}
dfs2(n,k,1);
return res;
}
private void dfs2(int targetSum, int k, int startIndex) {
if ( targetSum < 0) return;
if (path.size() == k) {
if (targetSum == 0) {
res.add(new ArrayList<>(path));
}
return;
}
for (int i = startIndex; i <= 9 - (k - path.size()) + 1 ; i++) {
targetSum -= i;
path.add(i);
dfs2(targetSum,k,i+1);
targetSum += i;
path.removeLast();
}
}