代码随想录阅读笔记-回溯【子集】

题目

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)。

说明:解集不能包含重复的子集。

示例:

输入: nums = 1,2,3

输出: \[3, 1, 2, 1,2,3, 1,3, 2,3, 1,2, \[\] ]

思路

求子集问题和组合问题以及切割回文子串问题又不一样了。

如果把 子集问题、组合问题、分割问题都抽象为一棵树的话,那么组合问题和分割问题都是收集树的叶子节点,而子集问题是找树的所有节点!

其实子集也是一种组合问题,因为它的集合是无序的,子集{1,2} 和 子集{2,1}是一样的。

那么既然是无序,取过的元素不会重复取,写回溯算法的时候,for就要从startIndex开始,而不是从0开始!

求排列问题的时候,就要从0开始,因为集合是有序的,{1, 2} 和{2, 1}是两个集合,排列问题我们后续的文章就会讲到的。

以示例中nums = 1,2,3为例把求子集抽象为树型结构,如下:

从图中红线部分,可以看出遍历这个树的时候,把所有节点都记录下来,就是要求的子集集合。

回溯三部曲

1、递归函数参数

全局变量数组path为子集收集元素,二维数组result存放子集组合。(也可以放到递归函数参数里)递归函数参数在上面讲到了,需要startIndex。

cpp 复制代码
vector<vector<int>> result;
vector<int> path;
void backtracking(vector<int>& nums, int startIndex) {

2、递归终止条件

从图中可以看出:

剩余集合为空的时候,就是叶子节点。

那么什么时候剩余集合为空呢?

就是startIndex已经大于数组的长度了,就终止了,因为没有元素可取了,代码如下:

cpp 复制代码
if (startIndex >= nums.size()) {
    return;
}

其实可以不需要加终止条件,因为startIndex >= nums.size(),本层for循环本来也结束了。

3、单层搜索逻辑

求取子集问题,不需要任何剪枝!因为子集就是要遍历整棵树。

那么单层递归逻辑代码如下:

cpp 复制代码
for (int i = startIndex; i < nums.size(); i++) {
    path.push_back(nums[i]);    // 子集收集元素
    backtracking(nums, i + 1);  // 注意从i+1开始,元素不重复取
    path.pop_back();            // 回溯
}

完整的回溯算法C++代码:

cpp 复制代码
class Solution {
private:
    vector<vector<int>> result;
    vector<int> path;
    void backtracking(vector<int>& nums, int startIndex) {
        result.push_back(path); // 收集子集,要放在终止添加的上面,否则会漏掉自己
        if (startIndex >= nums.size()) { // 终止条件可以不加
            return;
        }
        for (int i = startIndex; i < nums.size(); i++) {
            path.push_back(nums[i]);
            backtracking(nums, i + 1);
            path.pop_back();
        }
    }
public:
    vector<vector<int>> subsets(vector<int>& nums) {
        result.clear();
        path.clear();
        backtracking(nums, 0);
        return result;
    }
};
  • 时间复杂度: O(n * 2^n)
  • 空间复杂度: O(n)
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