NO.71十六届蓝桥杯备战|搜索算法-递归型枚举与回溯剪枝|枚举子集|组合型枚举|枚举排列|全排列问题(C++)

  1. 什么是搜索?
    搜索,是⼀种枚举,通过穷举所有的情况来找到最优解,或者统计合法解的个数。因此,搜索有时候也叫作暴搜。
    搜索⼀般分为深度优先搜索(DFS)与宽度优先搜索(BFS)。
  2. 深度优先遍历vs深度优先搜索,宽度优先遍历vs宽度优先搜索
    遍历是形式,搜索是⽬的。
    不过,在⼀般情况下,我们不会去纠结概念的差异,两者可以等同。
  3. 回溯与剪枝
  • 回溯:当在搜索的过程中,遇到⾛不通或者⾛到底的情况时,就回头。
  • 剪枝:剪掉在搜索过程中,剪掉重复出现或者不是最优解的分⽀
    搜索的本质:对决策树来一次遍历,直到把所有的情况全部收集到
递归型枚举与回溯剪枝初识
  1. 画决策树;
  2. 根据决策树写递归
B3622 枚举子集(递归实现指数型枚举) - 洛谷

设⼀共有3个数,分别是1,2,3。「从前往后」考虑每⼀个数,针对当前这个数「选」或者「不选」

设计递归函数:

  • 重复⼦问题:针对某⼀位,「选」或者「不选」这个数。因为最终结果要按照「字典序」输出,我们可以「先考虑不选」,然后「再考虑选」;
  • 实现⽅式参考代码和注释,结合「决策树」⼀起看会很清晰
c++ 复制代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int n;
string path;

void dfs(int pos)
{
    if (pos > n)
    {
        //path存着前n个人的决策
        cout << path << endl;
        return;
    }

    //不选
    path += 'N';
    dfs(pos+1);
    path.pop_back(); //回溯,清空现场
    //选
    path += 'Y';
    dfs(pos+1);
    path.pop_back(); //回溯,清空现场
}

int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);

    cin >> n;

    dfs(1);
    
    return 0;
}
P10448 组合型枚举 - 洛谷

设n = 4, m = 3 ,「从前往后」考虑3 个位置应该选哪个数,我们可以画出如下决策树

设计递归函数:

  • 重复⼦问题:当前这⼀位,应该放哪个数上去。因为这是⼀个「组合」问题,不涉及排列,所以我们当前位置开始放的数,应该是「上次决策的数的下⼀位」
  • 实现⽅式参考代码和注释,结合「决策树」⼀起看会很清晰。
c++ 复制代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int n, m;
vector<int> path;

void dfs(int pos, int begin)
{
    if (pos > m)
    {
        for (auto x : path) cout << x << " ";
        cout << endl;
        return;
    }
    
    for (int i = begin; i <= n; i++)
    {
        path.push_back(i);
        dfs(pos+1, i+1);
        path.pop_back();
    }
}

int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);

    cin >> n >> m;

    dfs(1, 1);
    
    return 0;
}
c++ 复制代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int n, m;
vector<int> path;

void dfs(int begin)
{
    if (path.size() == m)
    {
        for (auto x : path) cout << x << " ";
        cout << endl;
        return;
    }
    
    for (int i = begin; i <= n; i++)
    {
        path.push_back(i);
        dfs(i+1);
        path.pop_back();
    }
}

int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);

    cin >> n >> m;

    dfs(1);
    
    return 0;
}
B3623 枚举排列(递归实现排列型枚举) - 洛谷

设n = 3, k = 2 ,⼀共要选出两个数,可以依次「考虑要选出来的数」是谁,画出如下决策树

设计递归函数:

  • 重复⼦问题:考虑这⼀位要放上什么数。因为是「排列」问题,所以我们直接从1开始枚举要放的数。
  • 剪枝:在这⼀条路径中,我们「不能选择之前已经选择过的数」。
  • 实现⽅式参考代码和注释,结合「决策树」⼀起看会很清晰
c++ 复制代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N = 15;

int n, k;
vector<int> path;
bool st[N]; //标记选过的数

void dfs()
{
    if (path.size() == k)
    {
        for (auto x : path) cout << x << " ";
        cout << endl;
        return;
    }

    for (int i = 1; i <= n; i++)
    {
        if (st[i]) continue;
        path.push_back(i);
        st[i] = true;
        dfs();
        //恢复现场
        path.pop_back();
        st[i] = false;
    }
}

int main()
{
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);

    cin >> n >> k;
    
    dfs();
    
    return 0;
}
P1706 全排列问题 - 洛谷

跟上⼀道题的决策⼀样,我们可以枚举每⼀位应该放上什么数,只不过少了k的限制。剪枝的策略还是⼀样的,那就是在路径中,「不能选择之前已经选过的数」

c++ 复制代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N = 15;

int n;
vector<int> path;
bool st[N];

void dfs()
{
    if (path.size() == n)
    {
        for (auto x : path)
        {
            printf("%5d", x);        
        }
        cout << endl;
        return;
    }

    for (int i = 1; i <= n; i++)
    {
        if (st[i]) continue;
        path.push_back(i);
        st[i] = true;
        dfs();
        path.pop_back();
        st[i] = false;
    }
}

int main()
{
    cin >> n;

    dfs();
    
    return 0;
}
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