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【算法】递归+回溯+剪枝:回溯算法介绍 + 实践(46.全排列)

2025/9/20 5:52:48 来源:https://blog.csdn.net/m0_73726899/article/details/143608563  浏览:    关键词:【算法】递归+回溯+剪枝:回溯算法介绍 + 实践(46.全排列)

目录

一、回溯算法介绍

什么是回溯算法

回溯算法的模板

二、实践 

1、题目链接

2、题目

​3、解法(回溯+剪枝)

1)优先画出决策树

4、代码


一、回溯算法介绍

什么是回溯算法

回溯算法是⼀种经典的递归算法,通常用于解决组合问题、排列问题和搜索问题等。

回溯算法的基本思想:从⼀个初始状态开始,按照⼀定的规则向前搜索,当搜索到某个状态⽆法前进时,回退到前⼀个状态,再按照其他的规则搜索。

回溯算法在搜索过程中维护⼀个状态树,通过遍历状态树来实现对所有可能解的搜索。

回溯算法的核心思想:“试错”,即在搜索过程中不断地做出选择,如果选择正确,则继续向前搜 索;否则,回退到上⼀个状态,重新做出选择。回溯算法通常⽤于解决具有多个解,且每个解都需要 搜索才能找到的问题。

回溯算法的模板

void backtrack(vector<int>& path, vector<int>& choice, ...) {// 满⾜结束条件if (/* 满⾜结束条件 */) {// 将路径添加到结果集中res.push_back(path);return;}// 遍历所有选择for (int i = 0; i < choices.size(); i++) {// 做出选择path.push_back(choices[i]);// 做出当前选择后继续搜索backtrack(path, choices);// 撤销选择path.pop_back();}
}

其中, path 表示当前已经做出的选择, choices 表示当前可以做的选择。
在回溯算法中,我们需要做出选择,然后递归地调⽤回溯函数。
如果满足结束条件,则将当前路径添加到结果集中;否则, 我们需要撤销选择,回到上⼀个状态,然后继续搜索其他的选择。

回溯算法的时间复杂度通常较⾼,因为它需要遍历所有可能的解。但是,回溯算法的空间复杂度较 低,因为它只需要维护⼀个状态树。

在实际应⽤中,回溯算法通常需要通过剪枝等方法进行优化,以减少搜索的次数,从而提高算法的效率。

对于我们解题最重要的就是画出决策树,把所有情况的详细的列出来。根据决策树,进行不同方面的消息。

二、实践 

1、题目链接

46.全排列(LeetCode)

2、题目


3、解法(回溯+剪枝)

1)优先画出决策树

越详细越好

2)设计代码

仔细观察决策树。

围绕三个主要的方面进行考虑:全局变量、dfs 函数、细节(回溯、剪枝)

  • 全局变量
  //全局变量vector<vector<int>> ans;    //结果集vector<int> path;           //走过的路径bool check[7];              //剪枝数组
  • dfs 函数

仅需关心,某一个结点在干什么事情

  • 细节问题

回溯
1. 干掉 path 最后一个元素
2.修改 check 数组
剪枝
递归出口遇到叶子结点的时候,直直接添加结果

4、代码

class Solution {//回溯+剪枝+dfs//全局变量vector<vector<int>> ans;    //结果集vector<int> path;           //走过的路径bool check[7];              //剪枝数组public://深搜void dfs(vector<int>& nums){//出口---叶子结点,走过的路径==nums.sizeif (path.size() == nums.size()){//更新结果集ans.push_back(path);return;}//对数组开始循环遍历for (int i = 0; i < nums.size(); i++){//剪枝if (!check[i]) //尚未被选择{check[i] = true;           //更新path.push_back(nums[i]);    //path更新dfs(nums);                  //继续深搜path.pop_back();            //回溯,更新pathcheck[i] = false;            //恢复}}}vector<vector<int>> permute(vector<int>& nums) {dfs(nums);return ans;}
};

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