🚀 力扣热题 78:子集(详细解析)

🚀 力扣热题 78:子集(详细解析)

📌 题目描述

力扣 78. 子集

给你一个整数数组 nums ,数组中的元素 互不相同 。返回该数组所有可能的子集(幂集)。

注意: 解集不能包含重复的子集。你可以按任意顺序返回解集。

🎯 示例 1:

text 复制代码
输入:nums = [1,2,3]
输出:[[],[1],[2],[3],[1,2],[1,3],[2,3],[1,2,3]]

🎯 示例 2:

text 复制代码
输入:nums = [0]
输出:[[],[0]]

✅ 提示:

  • 1 <= nums.length <= 10
  • -10 <= nums[i] <= 10
  • nums 中的所有元素互不相同

💡 解题思路

1️⃣ 回溯法(Backtracking)

  • 子集问题是典型的 回溯问题 :我们在每一步都面临两个选择:选或不选当前元素
  • 使用一个递归函数 backtrack(start, path)
    • 每次递归都将当前路径 path 加入结果集中。
    • 然后从当前起点 start 开始,依次尝试添加每个元素,并继续递归。

2️⃣ 二进制法(迭代法)

  • 利用 二进制位映射子集 :数组长度为 n,所有子集个数为 2^n,每个子集可由一个 n 位二进制数表示。
  • i 位为 1 表示选择 nums[i],否则不选。

💻 Go 代码实现

✅ 方法一:回溯法

go 复制代码
func subsets(nums []int) [][]int {
    var res [][]int
    var path []int

    var backtrack func(start int)
    backtrack = func(start int) {
        temp := make([]int, len(path))
        copy(temp, path)
        res = append(res, temp)

        for i := start; i < len(nums); i++ {
            path = append(path, nums[i])
            backtrack(i + 1)
            path = path[:len(path)-1]
        }
    }

    backtrack(0)
    return res
}

✅ 方法二:二进制迭代法

go 复制代码
func subsets(nums []int) [][]int {
    n := len(nums)
    total := 1 << n // 2^n 个子集
    res := [][]int{}

    for i := 0; i < total; i++ {
        subset := []int{}
        for j := 0; j < n; j++ {
            if (i>>j)&1 == 1 {
                subset = append(subset, nums[j])
            }
        }
        res = append(res, subset)
    }
    return res
}

⏳ 复杂度分析

方法 时间复杂度 空间复杂度 说明
✅ 回溯法 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> O ( n ⋅ 2 n ) O(n \cdot 2^n) </math>O(n⋅2n) <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> O ( n ) O(n) </math>O(n) 所有子集总数为 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> 2 n 2^n </math>2n,每个子集长度最大为 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> n n </math>n
✅ 二进制法 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> O ( n ⋅ 2 n ) O(n \cdot 2^n) </math>O(n⋅2n) <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> O ( n ⋅ 2 n ) O(n \cdot 2^n) </math>O(n⋅2n) 每个子集构建需要 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> O ( n ) O(n) </math>O(n)

📌 衍生思考

  • 回溯问题在算法题中非常常见,类似题型包括:
    • 子集 II(含重复元素)
    • 组合(如 77. 组合)
    • 排列(如 46. 全排列)
  • 二进制法思路巧妙,适合用来锻炼位运算思维 💻

🎯 总结

  • 回溯法:经典通用模板,逻辑清晰易扩展。
  • 二进制法:简洁高效,适合面试快速写出解法。
  • 💡 掌握多种解法,灵活应对不同场景和面试官提问。

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