递归、剪枝、回溯算法---全排列、子集问题(力扣.46,78)

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1.1题目链接:46.全排列

1.2题目描述:

1.3解法:

1.4代码:

2.1题目链接:78.子集

2.2题目描述:

2.3解法:

2.4代码:


1.1题目链接:46.全排列

1.2题目描述:

给定一个不含重复数字的数组 nums ,返回其 所有可能的全排列 。你可以 按任意顺序 返回答案。

示例 1:

输入:nums = [1,2,3]
输出:[[1,2,3],[1,3,2],[2,1,3],[2,3,1],[3,1,2],[3,2,1]]

示例 2:

输入:nums = [0,1]
输出:[[0,1],[1,0]]

示例 3:

输入:nums = [1]
输出:[[1]]

提示:

  • 1 <= nums.length <= 6
  • -10 <= nums[i] <= 10
  • nums 中的所有整数 互不相同

1.3解法:

所以设计函数的时候 我们需要考虑几点:

  1. 当选择数插入第i个位置的时候,要避免出现同一个数插入两次,所以我们要弄一个数组来记录已经使用过的nums数组中的数,用来回溯到上一个状态
  2. 我们需要在每一个位置上考虑所有的可能情况并且不能出现重复,所以设计一个for循环
  3. 用一个path数据记录每一个的路径
    递归函数的设计:void dfs(vector<int>& nums)

只需要知道nums中的数据即可 路径+所有路径可能性+检查是否处理过的数据的数组直接在外部定义即可
递归流程如下:

  1. 首先定义一个二维数组ret来存放所有可能的排列,一个一维数组path用来存放每个状态的排列,一个一维数组vis标记元素是否被使用,然后从第一个位置开始进行递归
  2. 递归结束条件:当path数组长度等于nums数组的长度时,说明我们已经处理完了所有数字,将当前数组存入结果中
  3. 在每个递归状态中,枚举所有下标i,若这个下标未被标记,则使用nums数组中当前下标的元素:将vis[i]标记为true、path数组最后插入nusm[i]、递归对下一个位置进行插入、将vis[i]重新赋值为false and 将path最后一个数删掉(回溯)
  4. 最后,返回ret

1.4代码:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
vector<vector<int>> ret;
vector<int> path;
bool vis[11]; //用来记录nums坐标为i的数据是否在path中使用过
int n = 0;
    vector<vector<int>> permute(vector<int>& nums) {
        n = nums.size();

        dfs(nums);
        return ret;
    }

    void dfs(vector<int>& nums)
    {
        if(n == path.size())
        {
            ret.push_back(path);
            return;
        }

        for(int i = 0;i < n;i++)//遍历一遍nums 查看有哪些数可以插入到i位置
        {
            if(vis[i]==false)
            {
                path.push_back(nums[i]);
                vis[i] = true;
                dfs(nums);
                vis[i] = false;
                path.pop_back();
            }
        }
    }
};

2.1题目链接:78.子集

2.2题目描述:

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)。

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:

输入:nums = [1,2,3]
输出:[[],[1],[2],[1,2],[3],[1,3],[2,3],[1,2,3]]

示例 2:

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

2.3解法:

算法思路:

为了所得nums数组的所有子集,我们需要对数组中的每个元素进行选择或者不选择的操作,即nums数组一定存在2的n次方个子集。对于查找子集,具体可以定义一个数组,来记录当前的状态,并对其进行递归

对于每个元素有两种原则:1.不进行任何操作;2.将其添加至当前状态的集合。在递归时我们需要保证递归结束时当前的状态不变,而当我们在选择进行步骤2进行递归时,当前状态会发生变化,因此我们需要在递归结束时撤回添加操作,即进行回溯
递归流程如下:

  1. 递归结束条件:如果当前需要处理的元素下标越界,则记录当前状态并直接返回
  2. 在递归过程中,对于每个元素,我们有两种选择:不选择当前元素,直接递归到下一个元素 or 选择当前元素,将其添加到数组末尾后递归到下一个元素,然后在递归结束时撤回添加操作
  3. 所有符合条件的状态都被记录下来,返回即可

2.4代码:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
vector<vector<int>> ret;//记录子集
vector<int> path;//记录每种状态
int n;
    vector<vector<int>> subsets(vector<int>& nums) {
        n = nums.size();
        dfs(nums,0);
        return ret;
    }
    void dfs(vector<int>& nums,int starti)//starti就是nums的i位置
    {
        ret.push_back(path);
        if(starti == n)return;
        for(int i = starti;i < n;i++)
        {
            path.push_back(nums[i]);
            dfs(nums,i+1);
            path.pop_back();
        }
    }
};
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