递归(3)----力扣40组合数2,力扣473火柴拼正方形

给定一个候选人编号的集合 candidates 和一个目标数 target ,找出 candidates 中所有可以使数字和为 target 的组合。

candidates 中的每个数字在每个组合中只能使用 一次

**注意:**解集不能包含重复的组合。

示例 1:

复制代码
输入: candidates = [10,1,2,7,6,1,5], target = 8,
输出:
[
[1,1,6],
[1,2,5],
[1,7],
[2,6]
]

示例 2:

复制代码
输入: candidates = [2,5,2,1,2], target = 5,
输出:
[
[1,2,2],
[5]
]
from typing import List

class Solution:
    def combinationSum2(self, candidates: List[int], target: int) -> List[List[int]]:
        def backtrack(start: int, target: int, current: List[int]):
            if target == 0:
                result.append(current[:])
                return
            
            for i in range(start, len(candidates)):
                # 剪枝:如果当前数字大于目标值,后面的数字更大,直接跳出
                if candidates[i] > target:
                    break
                
                # 跳过重复数字,确保不会生成重复组合
                if i > start and candidates[i] == candidates[i-1]:
                    continue
                
                # 选择当前数字
                current.append(candidates[i])
                # 递归寻找剩余目标值的组合,注意是i+1因为每个数字只能用一次
                backtrack(i + 1, target - candidates[i], current)
                # 回溯,移除当前数字
                current.pop()
        
        # 先排序,便于处理重复元素
        candidates.sort()
        result = []
        backtrack(0, target, [])
        return result

if __name__ == '__main__':
    s = Solution()
    print(s.combinationSum2([10,1,2,7,6,1,5], 8))
    print(s.combinationSum2([2,5,2,1,2], 5))
复制代码
例子
假设我们有一个候选数字列表 candidates = [1, 2, 3],我们想要找到所有组合,使得它们的和等于 target = 4。
递归过程
初始调用:
backtrack(0, 4, []):从索引 0 开始,目标值为 4,当前组合为空。
2. 第一层递归:
选择 candidates[0] = 1:
current = [1],目标变为 4 - 1 = 3,调用 backtrack(1, 3, [1])。
选择 candidates[1] = 2:
current = [2],目标变为 4 - 2 = 2,调用 backtrack(2, 2, [2])。
选择 candidates[2] = 3:
current = [3],目标变为 4 - 3 = 1,调用 backtrack(3, 1, [3])。
3. 第二层递归:
对于 current = [1],目标为 3:
选择 candidates[1] = 2:
current = [1, 2],目标变为 3 - 2 = 1,调用 backtrack(2, 1, [1, 2])。
选择 candidates[2] = 3:
current = [1, 3],目标变为 3 - 3 = 0,找到一个有效组合 [1, 3],返回。
4. 继续探索:
对于 current = [2],目标为 2:
选择 candidates[2] = 3,目标变为 2 - 3 = -1,无效,返回。
对于 current = [1, 2],目标为 1:
选择 candidates[2] = 3,目标变为 1 - 3 = -2,无效,返回。
5. 最终结果:
通过递归的方式,我们会找到所有有效的组合,最终结果为 [[1, 3], [2, 2]]。
总结
这个例子展示了如何通过递归探索所有可能的组合,直到找到所有和为目标值的组合。每次选择一个数字并递归调用,直到满足条件或超出目标值。

你将得到一个整数数组 matchsticks ,其中 matchsticks[i] 是第 i 个火柴棒的长度。你要用 所有的火柴棍 拼成一个正方形。你 不能折断 任何一根火柴棒,但你可以把它们连在一起,而且每根火柴棒必须 使用一次

如果你能使这个正方形,则返回 true ,否则返回 false 。

示例 1:

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输入: matchsticks = [1,1,2,2,2]
输出: true
解释: 能拼成一个边长为2的正方形,每边两根火柴。

示例 2:

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输入: matchsticks = [3,3,3,3,4]
输出: false
解释: 不能用所有火柴拼成一个正方形。
from typing import List  # 导入 List 类型

class Solution:
    def makesquare(self, matchsticks: List[int]) -> bool:
        total_length = sum(matchsticks)  # 计算所有火柴棒的总长度
        
        # 如果总长度不能被4整除,无法形成正方形
        if total_length % 4 != 0:
            return False  # 返回 False
        
        side_length = total_length // 4  # 计算每个边的目标长度
        matchsticks.sort(reverse=True)  # 从大到小排序,优化回溯过程
        sides = [0] * 4  # 初始化四个边的当前长度为0

        def backtrack(index: int) -> bool:
            if index == len(matchsticks):  # 如果所有火柴棒都已使用
                # 检查四个边是否相等
                return all(side == side_length for side in sides)  # 返回是否每个边都等于目标边长
            
            for i in range(4):  # 遍历四个边
                if sides[i] + matchsticks[index] <= side_length:  # 如果当前边加上火柴棒不超过目标边长
                    sides[i] += matchsticks[index]  # 选择当前火柴棒,加入到当前边
                    if backtrack(index + 1):  # 递归处理下一个火柴棒
                        return True  # 如果成功,返回 True
                    sides[i] -= matchsticks[index]  # 回溯,撤销选择
            
            return False  # 如果无法拼成正方形,返回 False
        
        return backtrack(0)  # 从第一个火柴棒开始回溯

if __name__ == '__main__':
    s = Solution()  # 创建 Solution 类的实例
    print(s.makesquare([1, 1, 2, 2, 2]))  # 输出: True,能拼成正方形
    print(s.makesquare([3, 3, 3, 3, 4]))  # 输出: False,不能拼成正方形
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