题意理解:
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。如:n=3,k=2,则有:12 13 23
一般,我们使用回溯法来解决组合问题。
组合问题没有顺序要求,所以 12 21 是同一个组合(如果是排列12 21 是两种排列)
一般我们可以把回溯法要解决的问题抽象成树结构:
集合大小=树的宽度=n 组合大小=递归深度=k
所以:
我们可以将这个问题抽象为树问题,在递归方法中使用回溯来暴力搜索。
由于回溯是暴力解锁的方式,为了实现性能优化,我们提前对于一些不可能搜到正确结果的树枝进行剪枝操作。
1.暴力解锁的回溯
注意:
removeLast()是LinkedList的方法,List<> list=new LinkedListM<>()是调用不到的。
添加结果是,path的内容要复制给一个新的对象new LinkedList<>(),否则对同一个path对象修改的话,results记录的结果值也会发生改变,最终的结果就是result里面重复加入相同的path对象。。
java
/**
* 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
* @param n
* @param k
* @return
*/
List<List<Integer>> results=new ArrayList<>();
LinkedList<Integer> path = new LinkedList<>();
public List<List<Integer>> combine(int n, int k) {
backtracking(n,k,1);
return results;
}
public void backtracking(int n,int k,int startIndex){
//结果收集,结束
if(path.size()==k){
//重新new一个是因为如果对同一个path操作,最终result是一堆相同的path
results.add(new ArrayList<>(path));
return;
}
//未收集结果,遍历当前分支子孩子
for(int i=startIndex;i<=n;i++){
path.add(i);
backtracking(n,k,i+1);
path.removeLast();
}
}
2.采用剪枝的回溯
采用剪枝是为了在进行暴力的回溯搜索时,及时剪除不可能搜到正确结果的树枝,对整体搜索过程进行优化。
图摘自《代码随想录》
【剪枝优化】
从startIndex收集path
n-pathSize=还需要收集的数据量
n-statIndex=剩余的数据量
如果 k-pathSize<n-startIndex+1,则剩余的搜索,现有数据不足以搜到大小为k的组合
所以我们要保证k-pathSize<n-startIndex+1,变形得 startIndex<n-(k-pathSize)+1
java
/**
* 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
* @param n
* @param k
* @return
*/
List<List<Integer>> results=new ArrayList<>();
LinkedList<Integer> path = new LinkedList<>();
public List<List<Integer>> combine(int n, int k) {
backtracking(n,k,1);
return results;
}
public void backtracking(int n,int k,int startIndex){
//结果收集,结束
if(path.size()==k){
//重新new一个是因为如果对同一个path操作,最终result是一堆相同的path
results.add(new ArrayList<>(path));
return;
}
//未收集结果,遍历当前分支子孩子
//【剪枝优化】
for(int i=startIndex;i<=n-(k-path.size())+1;i++){
path.add(i);
backtracking(n,k,i+1);
path.removeLast();
}
}
3.分析
时间复杂度:
暴力回溯:O(2^n)
剪枝回溯:O()
空间复杂度:
暴力回溯:O(k)
简直回溯:O(k)