|
| 1 | +# 回溯法 |
| 2 | + |
| 3 | +## 背景 |
| 4 | + |
| 5 | +回溯法(backtrack)常用于遍历列表所有子集,是 DFS 深度搜索一种,一般用于全排列,穷尽所有可能,遍历的过程实际上是一个决策树的遍历过程。时间复杂度一般 O(N!),它不像动态规划存在重叠子问题可以优化,回溯算法就是纯暴力穷举,复杂度一般都很高。 |
| 6 | + |
| 7 | +## 模板 |
| 8 | + |
| 9 | +```go |
| 10 | +result = [] |
| 11 | +func backtrack(选择列表,路径): |
| 12 | + if 满足结束条件: |
| 13 | + result.add(路径) |
| 14 | + return |
| 15 | + for 选择 in 选择列表: |
| 16 | + 做选择 |
| 17 | + backtrack(选择列表,路径) |
| 18 | + 撤销选择 |
| 19 | +``` |
| 20 | + |
| 21 | +核心就是从选择列表里做一个选择,然后一直递归往下搜索答案,如果遇到路径不通,就返回来撤销这次选择。 |
| 22 | + |
| 23 | +## 示例 |
| 24 | + |
| 25 | +### [subsets](https://leetcode-cn.com/problems/subsets/) |
| 26 | + |
| 27 | +> 给定一组不含重复元素的整数数组 nums,返回该数组所有可能的子集(幂集)。 |
| 28 | +
|
| 29 | +遍历过程 |
| 30 | + |
| 31 | + |
| 32 | + |
| 33 | +```go |
| 34 | +func subsets(nums []int) [][]int { |
| 35 | + // 保存最终结果 |
| 36 | + result := make([][]int, 0) |
| 37 | + // 保存中间结果 |
| 38 | + list := make([]int, 0) |
| 39 | + backtrack(nums, 0, list, &result) |
| 40 | + return result |
| 41 | +} |
| 42 | + |
| 43 | +// nums 给定的集合 |
| 44 | +// pos 下次添加到集合中的元素位置索引 |
| 45 | +// list 临时结果集合(每次需要复制保存) |
| 46 | +// result 最终结果 |
| 47 | +func backtrack(nums []int, pos int, list []int, result *[][]int) { |
| 48 | + // 把临时结果复制出来保存到最终结果 |
| 49 | + ans := make([]int, len(list)) |
| 50 | + copy(ans, list) |
| 51 | + *result = append(*result, ans) |
| 52 | + // 选择、处理结果、再撤销选择 |
| 53 | + for i := pos; i < len(nums); i++ { |
| 54 | + list = append(list, nums[i]) |
| 55 | + backtrack(nums, i+1, list, result) |
| 56 | + list = list[0 : len(list)-1] |
| 57 | + } |
| 58 | +} |
| 59 | +``` |
| 60 | + |
| 61 | +### [subsets-ii](https://leetcode-cn.com/problems/subsets-ii/) |
| 62 | + |
| 63 | +> 给定一个可能包含重复元素的整数数组 nums,返回该数组所有可能的子集(幂集)。说明:解集不能包含重复的子集。 |
| 64 | +
|
| 65 | +```go |
| 66 | +import ( |
| 67 | + "sort" |
| 68 | +) |
| 69 | + |
| 70 | +func subsetsWithDup(nums []int) [][]int { |
| 71 | + // 保存最终结果 |
| 72 | + result := make([][]int, 0) |
| 73 | + // 保存中间结果 |
| 74 | + list := make([]int, 0) |
| 75 | + // 先排序 |
| 76 | + sort.Ints(nums) |
| 77 | + backtrack(nums, 0, list, &result) |
| 78 | + return result |
| 79 | +} |
| 80 | + |
| 81 | +// nums 给定的集合 |
| 82 | +// pos 下次添加到集合中的元素位置索引 |
| 83 | +// list 临时结果集合(每次需要复制保存) |
| 84 | +// result 最终结果 |
| 85 | +func backtrack(nums []int, pos int, list []int, result *[][]int) { |
| 86 | + // 把临时结果复制出来保存到最终结果 |
| 87 | + ans := make([]int, len(list)) |
| 88 | + copy(ans, list) |
| 89 | + *result = append(*result, ans) |
| 90 | + // 选择时需要剪枝、处理、撤销选择 |
| 91 | + for i := pos; i < len(nums); i++ { |
| 92 | + // 排序之后,如果再遇到重复元素,则不选择此元素 |
| 93 | + if i != pos && nums[i] == nums[i-1] { |
| 94 | + continue |
| 95 | + } |
| 96 | + list = append(list, nums[i]) |
| 97 | + backtrack(nums, i+1, list, result) |
| 98 | + list = list[0 : len(list)-1] |
| 99 | + } |
| 100 | +} |
| 101 | +``` |
| 102 | + |
| 103 | +### [permutations](https://leetcode-cn.com/problems/permutations/) |
| 104 | + |
| 105 | +> 给定一个 没有重复 数字的序列,返回其所有可能的全排列。 |
| 106 | +
|
| 107 | +思路:需要记录已经选择过的元素,满足条件的结果才进行返回 |
| 108 | + |
| 109 | +```go |
| 110 | +func permute(nums []int) [][]int { |
| 111 | + result := make([][]int, 0) |
| 112 | + list := make([]int, 0) |
| 113 | + // 标记这个元素是否已经添加到结果集 |
| 114 | + visited := make([]bool, len(nums)) |
| 115 | + backtrack(nums, visited, list, &result) |
| 116 | + return result |
| 117 | +} |
| 118 | + |
| 119 | +// nums 输入集合 |
| 120 | +// visited 当前递归标记过的元素 |
| 121 | +// list 临时结果集(路径) |
| 122 | +// result 最终结果 |
| 123 | +func backtrack(nums []int, visited []bool, list []int, result *[][]int) { |
| 124 | + // 返回条件:临时结果和输入集合长度一致 才是全排列 |
| 125 | + if len(list) == len(nums) { |
| 126 | + ans := make([]int, len(list)) |
| 127 | + copy(ans, list) |
| 128 | + *result = append(*result, ans) |
| 129 | + return |
| 130 | + } |
| 131 | + for i := 0; i < len(nums); i++ { |
| 132 | + // 已经添加过的元素,直接跳过 |
| 133 | + if visited[i] { |
| 134 | + continue |
| 135 | + } |
| 136 | + // 添加元素 |
| 137 | + list = append(list, nums[i]) |
| 138 | + visited[i] = true |
| 139 | + backtrack(nums, visited, list, result) |
| 140 | + // 移除元素 |
| 141 | + visited[i] = false |
| 142 | + list = list[0 : len(list)-1] |
| 143 | + } |
| 144 | +} |
| 145 | +``` |
| 146 | + |
| 147 | +### [permutations-ii](https://leetcode-cn.com/problems/permutations-ii/) |
| 148 | + |
| 149 | +> 给定一个可包含重复数字的序列,返回所有不重复的全排列。 |
| 150 | +
|
| 151 | +```go |
| 152 | +import ( |
| 153 | + "sort" |
| 154 | +) |
| 155 | + |
| 156 | +func permuteUnique(nums []int) [][]int { |
| 157 | + result := make([][]int, 0) |
| 158 | + list := make([]int, 0) |
| 159 | + // 标记这个元素是否已经添加到结果集 |
| 160 | + visited := make([]bool, len(nums)) |
| 161 | + sort.Ints(nums) |
| 162 | + backtrack(nums, visited, list, &result) |
| 163 | + return result |
| 164 | +} |
| 165 | + |
| 166 | +// nums 输入集合 |
| 167 | +// visited 当前递归标记过的元素 |
| 168 | +// list 临时结果集 |
| 169 | +// result 最终结果 |
| 170 | +func backtrack(nums []int, visited []bool, list []int, result *[][]int) { |
| 171 | + // 临时结果和输入集合长度一致 才是全排列 |
| 172 | + if len(list) == len(nums) { |
| 173 | + subResult := make([]int, len(list)) |
| 174 | + copy(subResult, list) |
| 175 | + *result = append(*result, subResult) |
| 176 | + } |
| 177 | + for i := 0; i < len(nums); i++ { |
| 178 | + // 已经添加过的元素,直接跳过 |
| 179 | + if visited[i] { |
| 180 | + continue |
| 181 | + } |
| 182 | + // 上一个元素和当前相同,并且没有访问过就跳过 |
| 183 | + if i != 0 && nums[i] == nums[i-1] && !visited[i-1] { |
| 184 | + continue |
| 185 | + } |
| 186 | + list = append(list, nums[i]) |
| 187 | + visited[i] = true |
| 188 | + backtrack(nums, visited, list, result) |
| 189 | + visited[i] = false |
| 190 | + list = list[0 : len(list)-1] |
| 191 | + } |
| 192 | +} |
| 193 | +``` |
| 194 | + |
| 195 | +## 练习 |
| 196 | + |
| 197 | +- [ ] [subsets](https://leetcode-cn.com/problems/subsets/) |
| 198 | +- [ ] [subsets-ii](https://leetcode-cn.com/problems/subsets-ii/) |
| 199 | +- [ ] [permutations](https://leetcode-cn.com/problems/permutations/) |
| 200 | +- [ ] [permutations-ii](https://leetcode-cn.com/problems/permutations-ii/) |
| 201 | + |
| 202 | +挑战题目 |
| 203 | + |
| 204 | +- [ ] [combination-sum](https://leetcode-cn.com/problems/combination-sum/) |
| 205 | +- [ ] [letter-combinations-of-a-phone-number](https://leetcode-cn.com/problems/letter-combinations-of-a-phone-number/) |
| 206 | +- [ ] [palindrome-partitioning](https://leetcode-cn.com/problems/palindrome-partitioning/) |
| 207 | +- [ ] [restore-ip-addresses](https://leetcode-cn.com/problems/restore-ip-addresses/) |
| 208 | +- [ ] [permutations](https://leetcode-cn.com/problems/permutations/) |
0 commit comments