回溯法基本思想_回溯算法(一)
一、什么是回溯算法
回溯算法实际上一个类似枚举的搜索尝试过程,主要是在搜索尝试过程中寻找问题的解,当发现已不满足求解条件时,就“回溯”返回,尝试别的路径。许多复杂的,规模较大的问题都可以使用回溯法,有“通用解题方法”的美称。
回溯算法实际上一个类似枚举的深度优先搜索尝试过程,主要是在搜索尝试过程中寻找问题的解,当发现已不满足求解条件时,就“回溯”返回(也就是递归返回),尝试别的路径。
二、回溯算法思想
回溯法一般都用在要给出多个可以实现最终条件的解的最终形式。回溯法要求对解要添加一些约束条件。总的来说,如果要解决一个回溯法的问题,通常要确定三个元素:
1、选择。对于每个特定的解,肯定是由一步步构建而来的,而每一步怎么构建,肯定都是有限个选择,要怎么选择,这个要知道;同时,在编程时候要定下,优先或合法的每一步选择的顺序,一般是通过多个if或者for循环来排列。
2、条件。对于每个特定的解的某一步,他必然要符合某个解要求符合的条件,如果不符合条件,就要回溯,其实回溯也就是递归调用的返回。
3、结束。当到达一个特定结束条件时候,就认为这个一步步构建的解是符合要求的解了。把解存下来或者打印出来。对于这一步来说,有时候也可以另外写一个issolution函数来进行判断。注意,当到达第三步后,有时候还需要构建一个数据结构,把符合要求的解存起来,便于当得到所有解后,把解空间输出来。这个数据结构必须是全局的,作为参数之一传递给递归函数。
三、递归函数的参数的选择,要遵循四个原则
1、必须要有一个临时变量(可以就直接传递一个字面量或者常量进去)传递不完整的解,因为每一步选择后,暂时还没构成完整的解,这个时候这个选择的不完整解,也要想办法传递给递归函数。也就是,把每次递归的不同情况传递给递归调用的函数。
2、可以有一个全局变量,用来存储完整的每个解,一般是个集合容器(也不一定要有这样一个变量,因为每次符合结束条件,不完整解就是完整解了,直接打印即可)。
3、最重要的一点,一定要在参数设计中,可以得到结束条件。一个选择是可以传递一个量n,也许是数组的长度,也许是数量,等等。
4、要保证递归函数返回后,状态可以恢复到递归前,以此达到真正回溯。
四、学习例题
1.给出 n 代表生成括号的对数,请你写出一个函数,使其能够生成所有可能的并且有效的括号组合。
例如,给出 n = 3,生成结果为:
[
"((()))",
"(()())",
"(())()",
"()(())",
"()()()"
]
2.思路
首先利用回溯枚举出所有括号的可能性,然后进行判断是否符合要求(n对并且是有效的括号组合),就添加到list表格中。
对于递归函数变量需要全局变量列表list:用来存储符合要求的括号组合。
局部变量temp:表示当前函数的括号组成样式。
计数器x:判断递归次数,限制其底界。
总的形成括号对数n。
3.代码(力扣中国第22题)
public List generateParenthesis(int n) { List list=new ArrayList(); add_list(list,"(", 1, n*2); return list; } //书写递归函数 public void add_list(List list,String temp,int x,int n) { x++; if(x<=n) { add_list(list,temp+"(",x,n); add_list(list,temp+")",x,n); } if(x>n) { //在这里写判断条件是否符合有效的括号组合 char[] k=temp.toCharArray(); //计数器 int timer=0; for(int i=0;in/2) { return; } else { if(k[i]=='(') { timer++; }else { timer--; } } } if(timer==0) list.add(temp); } }
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