前言
在掌握递归思想后,理解回溯是递归的一种典型应用,核心是:做出选择-递归深入-撤销选择(回溯) 。通过题目,掌握路径记录,剪枝判断和终止条件的写法,能独立写出标准回溯模板。
理解回溯的本质:在对一颗显示的决策树做遍历,每一个分叉都是一个决策点,每一条从根到叶子的路径都是一个答案
46:全排列
题目要求:给定一个没有重复数字的数组nums
要求:返回所有可能的全排列
核心思路
回溯算法
- 逐步构建排列
- 当前选择一个数字;放入路径path
- 递归剩下数字-构造更长路径
- 回退(撤销选择)-尝试下一个数字
代码实现
java
public List<List<Integer>> premute(int[] nums){
List<List<Integer>> res=new ArrayList<>();
boolean[] uesd=new boolean[nums.length];//标记数字是否被用过
List<Integer> path=new ArrayLsit<>();
backtrack(nums,path,used,res);
return res;
}
private void backtrack(int[] nums,List<Integer> path,boolean[] used,List<List<Integer>> res){
if(path.size()==nums.length){
res.add(new ArrayLsit<>(path));//找到一个完整排列顺序
}
for(int i=0;i<nums.length;i++){
if(used[i]) continue;//已经只用过的数字直接跳过
//选择数字
path.add(nums[i]);
used[i]=true;
//递归构建下一层排列
backtrack(nums,path,used,res);
//回退,撤销选择
path.remove(path.size()-1);
used[i]=false;
}
}
总结
作为掌握回溯算法的第一题,重点回溯的实现原理:通过for循环选择第一个作为开始的数字;将该数字放在判断是否使用过的boolean数组中;继续递归重新挑选数字,直到将第一个完整排列选出来之后,就进行回溯,从叶子节点往上直到根节点。
77:组合
题目要求:给定两个整数n和k
要求:从1-k中选出k个数字的所有组合
核心思路
回溯算法
与上一题的区别:每次递归只选择当前数字之后的数字,所以就不需要记录一个数字是否用过了,直接用path存储当前组合。
代码实现
java
class Solution {
public List<List<Integer>> combine(int n, int k) {
List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
List<Integer> path = new ArrayList<>();
backtrack(n, k, 1, path, res);
return res;
}
private void backtrack(int n, int k, int start, List<Integer> path, List<List<Integer>> res) {
// 终止条件:当前组合长度 = k
if (path.size() == k) {
res.add(new ArrayList<>(path)); // 拷贝 path
return;
}
// 从 start 开始选择数字,避免重复
for (int i = start; i <= n; i++) {
path.add(i); // 选择数字
backtrack(n, k, i + 1, path, res); // 递归
path.remove(path.size() - 1); // 撤销选择(回溯)
}
}
}
总结
与上一题进行比较,进一步了解回溯所在的精华。path记录路径,以及后续的撤销也需要path,backtrack的for循环,用来挑选数字。
78:子集
题目要求:给定一个整数数组
要求返回所有子集
核心思路
回溯算法
和上一题类似,区别在于子集长度0-n都有可能;每次递归都可以选择或不选择当前数字
代码实现
java
public List<List<Integer>> subsets(int[] nums) {
List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
List<Integer> path = new ArrayList<>();
backtrack(nums, 0, path, res);
return res;
}
private void build(int[] nums,int start, List<Integer> path, List<List<Integer>> res){
//每到一个节点,当前path都是一个结果
res.add(new ArrayList<>(path));
//遍历剩余数字
for(int i=start;i<nums.length;i++){
path.add(nums[i]);
backtrack(nums,i+1,path,res);//递归
path.remove(path.size()-1);
}
}
总结
回溯的套路依然是:选择-递归-回溯
区别是path的选择:每一个path都是正确的