我回来了,前两天模型出了问题,忙于工作。
加上回溯有点想不清楚,查了查资料。汗颜。
这节课主要讲回溯的基本概念和回溯的基本套路。
首先各位思考一个问题:如果生成一个长度为2的字符串,该怎么操作?
我们通常的想法是用两层循环拼接就好,如果用两层循环,如果我要生成长为2或者3的,甚至长度不固定的该怎么写的呢?无能为力,单纯的递归表达能力有限。
那该如何思考呢?
之前在前面讲过递归的概念,那么原问题是构造长为n的字符串,那么子问题就是构造长为n-1的字符串。那么构造长为n的字符串,在枚举了一个字符串之后,就变成构造长为n-1的字符串。这种从原问题到子问题的过程适合用递归解决。通过递归可以达到多重递归的效果。
回溯和递归有什么关系呢?
像这种题目,比如构建长度为2的字符串,有个增量构造答案的过程,这个过程通常可以使用递归来解决。
那回忆一下递归,我们不需要想很多,只需要想明白边界条件和非边界条件逻辑即可,其他的交给数学归纳法。
这里有个模版 ,思考问题的套路
当前操作,就是枚举一个字母。dfs(i) i 不是枚举的字母i,而是第>=i 的部分。用一个全局变量来记录结果。
好,我们看一道题
就按照刚才讲的逻辑写一下代码,如果不懂,可以看注释。
MAPPING = ["", "", "abc","def","ghi","jkl","mno","pqrs","tuv","wxyz"] # {1:"abc"}
class Solution:
def letterCombinations(self, digits):
# 时间复杂度O(n*4^n)
n = len(digits)
if n == 0 :
return []
ans = []
path = ['']*n
def dfs(i): # 从i开始,构造到n个字符串。
if i == n: #边界条件,当等于n时,构建完了,需要结束了。
ans.append("".join(path)) # 把结果放进去。
return
for c in MAPPING[int(digits[i])]: # 可以想两层,先拿第一个字母,
path[i] = c
dfs(i+1) # 从i+1开始,构造到n个字符串。
dfs(0) # 从第0个数字开始递归。
return ans
so = Solution()
print(so.letterCombinations("29"))
分析下时间复杂度,可以从循环的角度理解,循环次数最多循环4^n次方,存储答案还需要n, 时间复杂度为O(n*4^n)
回溯的套路
这里讲 子集型回溯 。
问题 : 计算[1,2]的所有子集。
每个元素都可以 选 或者不选, 就有4中选择,1 选/不选 2 选/不选
要想生成所有子集,有两种操作,区别在于当前的操作是什么?
代码 - 看注释
当前操作是 选/不选当前元素。
子问题是 -> 从大于等于i个元素开始选
下一个子问题就是已经对当前做出了选择, 然后递归 下标 i + 1 个元素。
这就是递归,不要想太多,只关注当前问题和当前问题和下个问题的逻辑条件,其他的交给数学归纳法。
要相信数学归纳法。
看代码
class Solution:
def subsets(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
n = len(nums)
ans = []
path = []
def dfs(i): # 选不选i
if i == n:
ans.append(path.copy()) #why?
return
dfs(i+1)
path.append(nums[i])
dfs(i+1)
path.pop() # 为什么要恢复现场?
dfs(0)
return ans
针对代码再啰嗦两句:
- 首先它是递归,递归就是写边界条件 和 非边界条件, 其他 的交给数学归纳法。
- 要明白或者清楚你在递归什么。 即递归的东西是什么,里面的参数是什么,这个就是要想清楚子问题是什么。
细节: 为什么要加入path.copy() ,
如果直接将 path 添加到 ans 中,而不使用 path.copy(),那么 path 在后续的 dfs 中被修改时,已经添加到 ans 中的 path 也会被修改,这会导致答案错误。
使用 path.copy() 复制一份 path,可以确保每个子集都是独立的,不会相互影响。这样就可以正确地构建出所有的子集,避免出现错误。
为什么会要恢复现场?
在递归到某一“叶子节点”(非最后一个叶子)时,答案需要向上返回,而此时还有其他的子树(与前述节点不在同一子树)未被递归到,又由于path为全局变量。若直接返回,会将本不属于该子树的答案带上去,故需要恢复现场。
恢复现场的方式为:在递归完成后 dfs(i+1); 后,进行与“当前操作”相反的操作,“反当前操作”。
这题还有第二种解法
这里解释什么是答案的角度?就是第一个数选谁,第二个数选谁。
就固定一个遍历的顺序就行。
当前操作: 枚举下一个j>= i 的数字。
子问题就需要从下表 >=j +1 的数字中构建子集。
class Solution:
def subsets(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
n = len(nums)
if n == 0 :
return []
path = []
ans = []
def dfs(i):
ans.append(path.copy())
if i == n:
return
for j in range(i, n):
path.append(nums[j])
dfs(j+1)
path.pop()
dfs(0)
return ans
枚举逗号的位置。
回文子串怎么弄? 相向双指针
看代码:
class Solution:
def partition(self, s: str) -> List[List[str]]:
n = len(s)
if n == 0:
return []
ans = []
path = []
def dfs(i): # 枚举逗号的位置。
if i == n:
ans.append(path.copy()) #复制path
return
for j in range(i, n): #枚举子串的结束位置。
t = s[i: j+1]
if t == t[::-1]:
path.append(t)
dfs(j+1)
path.pop() #恢复现场。
dfs(0)
return ans
标签:灵神,return,递归,ans,dfs,子集,回溯,path,def
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