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回溯算法专题

回溯算法是一种通过试错来寻找问题解的算法。当发现当前选择不能得到有效解时,就回退并尝试其他选择。回溯算法本质上是一种深度优先搜索,通常用于解决组合、排列、子集等问题。

目录

基础理论

组合问题

分割问题

子集问题

排列问题

其他问题

学习要点

  • 回溯算法的基本思想:试错 + 回退
  • 回溯三部曲:递归函数参数、终止条件、单层搜索逻辑
  • 组合与排列的区别
  • 去重技巧:树层去重 vs 树枝去重
  • 剪枝优化:提前终止无效搜索
  • 回溯模板的灵活运用

核心思想

  • 深度优先搜索:沿着一条路径深入搜索,直到无法继续
  • 状态回退:当发现当前路径无法得到解时,回退到上一个状态
  • 剪枝优化:通过条件判断,避免无效的搜索分支
  • 去重处理:在有重复元素的情况下,避免生成重复的解

经典模板

cpp
void backtracking(参数) {
    if (终止条件) {
        存放结果;
        return;
    }
    
    for (选择:本层集合中元素(树中节点孩子的数量就是集合的大小)) {
        处理节点;
        backtracking(路径,选择列表); // 递归
        回溯,撤销处理结果;
    }
}

问题分类

  • 组合问题:N个数里面按一定规则找出k个数的集合
  • 切割问题:一个字符串按一定规则有几种切割方式
  • 子集问题:一个N个数的集合里有多少符合条件的子集
  • 排列问题:N个数按一定规则全排列,有几种排列方式
  • 棋盘问题:N皇后,解数独等