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krahets
2023-07-21 21:53:15 +08:00
parent c64dcd39e7
commit 872edb67c1
109 changed files with 11092 additions and 111 deletions

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@ -2980,6 +2980,8 @@
@ -3115,6 +3117,34 @@
<li class="md-nav__item">
<a href="../../chapter_greedy/max_product_cutting_problem/" class="md-nav__link">
<span class="md-ellipsis">
15.4. &nbsp; 最大切分乘积问题
</span>
<span class="md-status md-status--new" title="最近添加">
</span>
</a>
</li>
</ul>
</nav>

View File

@ -2898,6 +2898,8 @@
@ -3033,6 +3035,34 @@
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15.4. &nbsp; 最大切分乘积问题
</span>
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</a>
</li>
</ul>
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View File

@ -2611,8 +2611,29 @@
<ul class="md-nav__list" data-md-component="toc" data-md-scrollfix>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1341" class="md-nav__link">
13.4.1. &nbsp; 复杂度分析
<a href="#_1" class="md-nav__link">
皇后放置策略
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_2" class="md-nav__link">
列与对角线剪枝
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_3" class="md-nav__link">
代码实现
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_4" class="md-nav__link">
复杂度分析
</a>
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@ -2945,6 +2966,8 @@
@ -3080,6 +3103,34 @@
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15.4. &nbsp; 最大切分乘积问题
</span>
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</span>
</a>
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</ul>
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@ -3270,8 +3321,29 @@
<ul class="md-nav__list" data-md-component="toc" data-md-scrollfix>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1341" class="md-nav__link">
13.4.1. &nbsp; 复杂度分析
<a href="#_1" class="md-nav__link">
皇后放置策略
</a>
</li>
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<a href="#_2" class="md-nav__link">
列与对角线剪枝
</a>
</li>
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<a href="#_3" class="md-nav__link">
代码实现
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_4" class="md-nav__link">
复杂度分析
</a>
</li>
@ -3312,11 +3384,13 @@
<p><img alt="n 皇后问题的约束条件" src="../n_queens_problem.assets/n_queens_constraints.png" /></p>
<p align="center"> Fig. n 皇后问题的约束条件 </p>
<h3 id="_1">皇后放置策略<a class="headerlink" href="#_1" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>皇后的数量和棋盘的行数都为 <span class="arithmatex">\(n\)</span> ,因此我们容易得到第一个推论:<strong>棋盘每行都允许且只允许放置一个皇后</strong>。这意味着,我们可以采取逐行放置策略:从第一行开始,在每行放置一个皇后,直至最后一行结束。<strong>此策略起到了剪枝的作用</strong>,它避免了同一行出现多个皇后的所有搜索分支。</p>
<p>下图展示了 <span class="arithmatex">\(4\)</span> 皇后问题的逐行放置过程。受篇幅限制,下图仅展开了第一行的一个搜索分支。在搜索过程中,我们将不满足列约束和对角线约束的方案都剪枝了。</p>
<p><img alt="逐行放置策略" src="../n_queens_problem.assets/n_queens_placing.png" /></p>
<p align="center"> Fig. 逐行放置策略 </p>
<h3 id="_2">列与对角线剪枝<a class="headerlink" href="#_2" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>为了实现根据列约束剪枝,我们可以利用一个长度为 <span class="arithmatex">\(n\)</span> 的布尔型数组 <code>cols</code> 记录每一列是否有皇后。在每次决定放置前,我们通过 <code>cols</code> 将已有皇后的列剪枝,并在回溯中动态更新 <code>cols</code> 的状态。</p>
<p>那么,如何处理对角线约束呢?设棋盘中某个格子的行列索引为 <code>(row, col)</code> ,观察矩阵的某条主对角线,<strong>我们发现该对角线上所有格子的行索引减列索引相等</strong>,即 <code>row - col</code> 为恒定值。换句话说,若两个格子满足 <code>row1 - col1 == row2 - col2</code> ,则这两个格子一定处在一条主对角线上。</p>
<p>利用该性质,我们可以借助一个数组 <code>diag1</code> 来记录每条主对角线上是否有皇后。注意,<span class="arithmatex">\(n\)</span> 维方阵 <code>row - col</code> 的范围是 <span class="arithmatex">\([-n + 1, n - 1]\)</span> ,因此共有 <span class="arithmatex">\(2n - 1\)</span> 条主对角线。</p>
@ -3324,6 +3398,7 @@
<p align="center"> Fig. 处理列约束和对角线约束 </p>
<p>同理,<strong>次对角线上的所有格子的 <code>row + col</code> 是恒定值</strong>。我们可以使用同样的方法,借助数组 <code>diag2</code> 来处理次对角线约束。</p>
<h3 id="_3">代码实现<a class="headerlink" href="#_3" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>根据以上分析,我们便可以写出 <span class="arithmatex">\(n\)</span> 皇后的解题代码。</p>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="1:11"><input checked="checked" id="__tabbed_1_1" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_2" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_3" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_4" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_5" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_6" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_7" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_8" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_9" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_10" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_11" name="__tabbed_1" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_1_1">Java</label><label for="__tabbed_1_2">C++</label><label for="__tabbed_1_3">Python</label><label for="__tabbed_1_4">Go</label><label for="__tabbed_1_5">JavaScript</label><label for="__tabbed_1_6">TypeScript</label><label for="__tabbed_1_7">C</label><label for="__tabbed_1_8">C#</label><label for="__tabbed_1_9">Swift</label><label for="__tabbed_1_10">Zig</label><label for="__tabbed_1_11">Dart</label></div>
<div class="tabbed-content">
@ -3761,7 +3836,7 @@
</div>
</div>
</div>
<h2 id="1341">13.4.1. &nbsp; 复杂度分析<a class="headerlink" href="#1341" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<h3 id="_4">复杂度分析<a class="headerlink" href="#_4" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>逐行放置 <span class="arithmatex">\(n\)</span> 次,考虑列约束,则从第一行到最后一行分别有 <span class="arithmatex">\(n, n-1, \cdots, 2, 1\)</span> 个选择,<strong>因此时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n!)\)</span></strong> 。实际上,根据对角线约束的剪枝也能够大幅地缩小搜索空间,因而搜索效率往往优于以上时间复杂度。</p>
<p><code>state</code> 使用 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> 空间,<code>cols</code> , <code>diags1</code> , <code>diags2</code> 皆使用 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> 空间。最大递归深度为 <span class="arithmatex">\(n\)</span> ,使用 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> 栈帧空间。因此,<strong>空间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span></strong></p>

View File

@ -2572,23 +2572,63 @@
<li class="md-nav__item">
<a href="#1321" class="md-nav__link">
13.2.1. &nbsp;重复的情况
13.2.1. &nbsp;相等元素的情况
</a>
<nav class="md-nav" aria-label="13.2.1.   无相等元素的情况">
<ul class="md-nav__list">
<li class="md-nav__item">
<a href="#_1" class="md-nav__link">
代码实现
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_2" class="md-nav__link">
重复选择剪枝
</a>
</li>
</ul>
</nav>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1322" class="md-nav__link">
13.2.2. &nbsp; 考虑重复的情况
13.2.2. &nbsp; 考虑相等元素的情况
</a>
<nav class="md-nav" aria-label="13.2.2.   考虑相等元素的情况">
<ul class="md-nav__list">
<li class="md-nav__item">
<a href="#_3" class="md-nav__link">
代码实现
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1323" class="md-nav__link">
13.2.3. &nbsp; 复杂度分析
<li class="md-nav__item">
<a href="#_4" class="md-nav__link">
两种剪枝对比
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_5" class="md-nav__link">
复杂度分析
</a>
</li>
</ul>
</nav>
</li>
</ul>
@ -2959,6 +2999,8 @@
@ -3094,6 +3136,34 @@
<li class="md-nav__item">
<a href="../../chapter_greedy/max_product_cutting_problem/" class="md-nav__link">
<span class="md-ellipsis">
15.4. &nbsp; 最大切分乘积问题
</span>
<span class="md-status md-status--new" title="最近添加">
</span>
</a>
</li>
</ul>
</nav>
@ -3285,23 +3355,63 @@
<li class="md-nav__item">
<a href="#1321" class="md-nav__link">
13.2.1. &nbsp;重复的情况
13.2.1. &nbsp;相等元素的情况
</a>
<nav class="md-nav" aria-label="13.2.1.   无相等元素的情况">
<ul class="md-nav__list">
<li class="md-nav__item">
<a href="#_1" class="md-nav__link">
代码实现
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_2" class="md-nav__link">
重复选择剪枝
</a>
</li>
</ul>
</nav>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1322" class="md-nav__link">
13.2.2. &nbsp; 考虑重复的情况
13.2.2. &nbsp; 考虑相等元素的情况
</a>
<nav class="md-nav" aria-label="13.2.2.   考虑相等元素的情况">
<ul class="md-nav__list">
<li class="md-nav__item">
<a href="#_3" class="md-nav__link">
代码实现
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1323" class="md-nav__link">
13.2.3. &nbsp; 复杂度分析
<li class="md-nav__item">
<a href="#_4" class="md-nav__link">
两种剪枝对比
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_5" class="md-nav__link">
复杂度分析
</a>
</li>
</ul>
</nav>
</li>
</ul>
@ -3354,7 +3464,7 @@
</tbody>
</table>
</div>
<h2 id="1321">13.2.1. &nbsp;重复的情况<a class="headerlink" href="#1321" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<h2 id="1321">13.2.1. &nbsp;相等元素的情况<a class="headerlink" href="#1321" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<div class="admonition question">
<p class="admonition-title">Question</p>
<p>输入一个整数数组,数组中不包含重复元素,返回所有可能的排列。</p>
@ -3365,6 +3475,7 @@
<p><img alt="全排列的递归树" src="../permutations_problem.assets/permutations_i.png" /></p>
<p align="center"> Fig. 全排列的递归树 </p>
<h3 id="_1">代码实现<a class="headerlink" href="#_1" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>想清楚以上信息之后,我们就可以在框架代码中做“完形填空”了。为了缩短代码行数,我们不单独实现框架代码中的各个函数,而是将他们展开在 <code>backtrack()</code> 函数中。</p>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="1:11"><input checked="checked" id="__tabbed_1_1" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_2" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_3" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_4" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_5" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_6" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_7" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_8" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_9" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_10" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_11" name="__tabbed_1" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_1_1">Java</label><label for="__tabbed_1_2">C++</label><label for="__tabbed_1_3">Python</label><label for="__tabbed_1_4">Go</label><label for="__tabbed_1_5">JavaScript</label><label for="__tabbed_1_6">TypeScript</label><label for="__tabbed_1_7">C</label><label for="__tabbed_1_8">C#</label><label for="__tabbed_1_9">Swift</label><label for="__tabbed_1_10">Zig</label><label for="__tabbed_1_11">Dart</label></div>
<div class="tabbed-content">
@ -3656,12 +3767,13 @@
</div>
</div>
</div>
<h3 id="_2">重复选择剪枝<a class="headerlink" href="#_2" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>需要重点关注的是,我们引入了一个布尔型数组 <code>selected</code> ,它的长度与输入数组长度相等,其中 <code>selected[i]</code> 表示 <code>choices[i]</code> 是否已被选择。我们利用 <code>selected</code> 避免某个元素被重复选择,从而实现剪枝。</p>
<p>如下图所示,假设我们第一轮选择 1 ,第二轮选择 3 ,第三轮选择 2 ,则需要在第二轮剪掉元素 1 的分支,在第三轮剪掉元素 1, 3 的分支。<strong>此剪枝操作可将搜索空间大小从 <span class="arithmatex">\(O(n^n)\)</span> 降低至 <span class="arithmatex">\(O(n!)\)</span></strong></p>
<p><img alt="全排列剪枝示例" src="../permutations_problem.assets/permutations_i_pruning.png" /></p>
<p align="center"> Fig. 全排列剪枝示例 </p>
<h2 id="1322">13.2.2. &nbsp; 考虑重复的情况<a class="headerlink" href="#1322" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<h2 id="1322">13.2.2. &nbsp; 考虑相等元素的情况<a class="headerlink" href="#1322" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<div class="admonition question">
<p class="admonition-title">Question</p>
<p>输入一个整数数组,<strong>数组中可能包含重复元素</strong>,返回所有不重复的排列。</p>
@ -3672,10 +3784,12 @@
<p>那么,如何去除重复的排列呢?最直接地,我们可以借助一个哈希表,直接对排列结果进行去重。然而这样做不够优雅,<strong>因为生成重复排列的搜索分支是没有必要的,应当被提前识别并剪枝</strong>,这样可以进一步提升算法效率。</p>
<p>观察发现,在第一轮中,选择 <span class="arithmatex">\(1\)</span> 或选择 <span class="arithmatex">\(\hat{1}\)</span> 是等价的,因为在这两个选择之下生成的所有排列都是重复的。因此,我们应该把 <span class="arithmatex">\(\hat{1}\)</span> 剪枝掉。同理,在第一轮选择 <span class="arithmatex">\(2\)</span> 后,第二轮选择中的 <span class="arithmatex">\(1\)</span><span class="arithmatex">\(\hat{1}\)</span> 也会产生重复分支,因此也需要将第二轮的 <span class="arithmatex">\(\hat{1}\)</span> 剪枝。</p>
<p>本质上看,<strong>我们的目标是实现在某一轮选择中,多个相等的元素仅被选择一次</strong></p>
<p><img alt="重复排列剪枝" src="../permutations_problem.assets/permutations_ii_pruning.png" /></p>
<p align="center"> Fig. 重复排列剪枝 </p>
<p>本质上看,<strong>我们的目标是实现在某一轮选择中,多个相等的元素仅被选择一次</strong>。因此,在上一题的代码的基础上,我们考虑在每一轮选择中开启一个哈希表 <code>duplicated</code> ,用于记录该轮中已经尝试过的元素,并将重复元素剪枝。</p>
<h3 id="_3">代码实现<a class="headerlink" href="#_3" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>在上一题的代码的基础上,我们考虑在每一轮选择中开启一个哈希表 <code>duplicated</code> ,用于记录该轮中已经尝试过的元素,并将重复元素剪枝。</p>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="2:11"><input checked="checked" id="__tabbed_2_1" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_2" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_3" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_4" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_5" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_6" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_7" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_8" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_9" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_10" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_11" name="__tabbed_2" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_2_1">Java</label><label for="__tabbed_2_2">C++</label><label for="__tabbed_2_3">Python</label><label for="__tabbed_2_4">Go</label><label for="__tabbed_2_5">JavaScript</label><label for="__tabbed_2_6">TypeScript</label><label for="__tabbed_2_7">C</label><label for="__tabbed_2_8">C#</label><label for="__tabbed_2_9">Swift</label><label for="__tabbed_2_10">Zig</label><label for="__tabbed_2_11">Dart</label></div>
<div class="tabbed-content">
<div class="tabbed-block">
@ -3983,6 +4097,7 @@
</div>
</div>
</div>
<h3 id="_4">两种剪枝对比<a class="headerlink" href="#_4" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>注意,虽然 <code>selected</code><code>duplicated</code> 都起到剪枝的作用,但他们剪掉的是不同的分支:</p>
<ul>
<li><strong>剪枝条件一</strong>:整个搜索过程中只有一个 <code>selected</code> 。它记录的是当前状态中包含哪些元素,作用是避免某个元素在 <code>state</code> 中重复出现。</li>
@ -3992,7 +4107,7 @@
<p><img alt="两种剪枝条件的作用范围" src="../permutations_problem.assets/permutations_ii_pruning_summary.png" /></p>
<p align="center"> Fig. 两种剪枝条件的作用范围 </p>
<h2 id="1323">13.2.3. &nbsp; 复杂度分析<a class="headerlink" href="#1323" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<h3 id="_5">复杂度分析<a class="headerlink" href="#_5" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>假设元素两两之间互不相同,则 <span class="arithmatex">\(n\)</span> 个元素共有 <span class="arithmatex">\(n!\)</span> 种排列(阶乘);在记录结果时,需要复制长度为 <span class="arithmatex">\(n\)</span> 的列表,使用 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> 时间。因此,<strong>时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n!n)\)</span></strong></p>
<p>最大递归深度为 <span class="arithmatex">\(n\)</span> ,使用 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> 栈帧空间。<code>selected</code> 使用 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> 空间。同一时刻最多共有 <span class="arithmatex">\(n\)</span><code>duplicated</code> ,使用 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> 空间。因此,<strong>全排列 I 的空间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> ,全排列 II 的空间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span></strong></p>

View File

@ -2592,23 +2592,63 @@
<li class="md-nav__item">
<a href="#1331" class="md-nav__link">
13.3.1. &nbsp; 从全排列引出解法
13.3.1. &nbsp; 无重复元素的情况
</a>
<nav class="md-nav" aria-label="13.3.1.   无重复元素的情况">
<ul class="md-nav__list">
<li class="md-nav__item">
<a href="#_1" class="md-nav__link">
从全排列引出解法
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_2" class="md-nav__link">
重复子集剪枝
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_3" class="md-nav__link">
代码实现
</a>
</li>
</ul>
</nav>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1332" class="md-nav__link">
13.3.2. &nbsp; 重复子集剪枝
13.3.2. &nbsp; 考虑重复元素的情况
</a>
<nav class="md-nav" aria-label="13.3.2.   考虑重复元素的情况">
<ul class="md-nav__list">
<li class="md-nav__item">
<a href="#_4" class="md-nav__link">
相等元素剪枝
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1333" class="md-nav__link">
13.3.3. &nbsp; 相等元素剪枝
<li class="md-nav__item">
<a href="#_5" class="md-nav__link">
代码实现
</a>
</li>
</ul>
</nav>
</li>
</ul>
@ -2959,6 +2999,8 @@
@ -3094,6 +3136,34 @@
<li class="md-nav__item">
<a href="../../chapter_greedy/max_product_cutting_problem/" class="md-nav__link">
<span class="md-ellipsis">
15.4. &nbsp; 最大切分乘积问题
</span>
<span class="md-status md-status--new" title="最近添加">
</span>
</a>
</li>
</ul>
</nav>
@ -3285,23 +3355,63 @@
<li class="md-nav__item">
<a href="#1331" class="md-nav__link">
13.3.1. &nbsp; 从全排列引出解法
13.3.1. &nbsp; 无重复元素的情况
</a>
<nav class="md-nav" aria-label="13.3.1.   无重复元素的情况">
<ul class="md-nav__list">
<li class="md-nav__item">
<a href="#_1" class="md-nav__link">
从全排列引出解法
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_2" class="md-nav__link">
重复子集剪枝
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_3" class="md-nav__link">
代码实现
</a>
</li>
</ul>
</nav>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1332" class="md-nav__link">
13.3.2. &nbsp; 重复子集剪枝
13.3.2. &nbsp; 考虑重复元素的情况
</a>
<nav class="md-nav" aria-label="13.3.2.   考虑重复元素的情况">
<ul class="md-nav__list">
<li class="md-nav__item">
<a href="#_4" class="md-nav__link">
相等元素剪枝
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1333" class="md-nav__link">
13.3.3. &nbsp; 相等元素剪枝
<li class="md-nav__item">
<a href="#_5" class="md-nav__link">
代码实现
</a>
</li>
</ul>
</nav>
</li>
</ul>
@ -3328,12 +3438,13 @@
<h1 id="133">13.3. &nbsp; 子集和问题<a class="headerlink" href="#133" title="Permanent link">&para;</a></h1>
<h2 id="1331">13.3.1. &nbsp; 无重复元素的情况<a class="headerlink" href="#1331" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<div class="admonition question">
<p class="admonition-title">Question</p>
<p>给定一个正整数数组 <code>nums</code> 和一个目标正整数 <code>target</code> ,请找出所有可能的组合,使得组合中的元素和等于 <code>target</code> 。给定数组无重复元素,每个元素可以被选取多次。请以列表形式返回这些组合,列表中不应包含重复组合。</p>
</div>
<p>例如,输入集合 <span class="arithmatex">\(\{3, 4, 5\}\)</span> 和目标整数 <span class="arithmatex">\(9\)</span> ,由于集合中的数字可以被重复选取,因此解为 <span class="arithmatex">\(\{3, 3, 3\}, \{4, 5\}\)</span> 。请注意,子集是不区分元素顺序的,例如 <span class="arithmatex">\(\{4, 5\}\)</span><span class="arithmatex">\(\{5, 4\}\)</span> 是同一个子集。</p>
<h2 id="1331">13.3.1. &nbsp; 从全排列引出解法<a class="headerlink" href="#1331" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<h3 id="_1">从全排列引出解法<a class="headerlink" href="#_1" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>类似于上节全排列问题的解法,我们可以把子集的生成过程想象成一系列选择的结果,并在选择过程中实时更新“元素和”,当元素和等于 <code>target</code> 时,就将子集记录至结果列表。</p>
<p>而与全排列问题不同的是,本题允许重复选取同一元素,因此无需借助 <code>selected</code> 布尔列表来记录元素是否已被选择。我们可以对全排列代码进行小幅修改,初步得到解题代码。</p>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="1:11"><input checked="checked" id="__tabbed_1_1" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_2" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_3" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_4" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_5" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_6" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_7" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_8" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_9" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_10" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_11" name="__tabbed_1" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_1_1">Java</label><label for="__tabbed_1_2">C++</label><label for="__tabbed_1_3">Python</label><label for="__tabbed_1_4">Go</label><label for="__tabbed_1_5">JavaScript</label><label for="__tabbed_1_6">TypeScript</label><label for="__tabbed_1_7">C</label><label for="__tabbed_1_8">C#</label><label for="__tabbed_1_9">Swift</label><label for="__tabbed_1_10">Zig</label><label for="__tabbed_1_11">Dart</label></div>
@ -3574,7 +3685,7 @@
<p><img alt="子集搜索与越界剪枝" src="../subset_sum_problem.assets/subset_sum_i_naive.png" /></p>
<p align="center"> Fig. 子集搜索与越界剪枝 </p>
<h2 id="1332">13.3.2. &nbsp; 重复子集剪枝<a class="headerlink" href="#1332" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<h3 id="_2">重复子集剪枝<a class="headerlink" href="#_2" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>为了去除重复子集,<strong>一种直接的思路是对结果列表进行去重</strong>。但这个方法效率很低,因为:</p>
<ul>
<li>当数组元素较多,尤其是当 <code>target</code> 较大时,搜索过程会产生大量的重复子集。</li>
@ -3590,6 +3701,7 @@
<p align="center"> Fig. 不同选择顺序导致的重复子集 </p>
<p>总结来看,给定输入数组 <span class="arithmatex">\([x_1, x_2, \cdots, x_n]\)</span> ,设搜索过程中的选择序列为 <span class="arithmatex">\([x_{i_1}, x_{i_2}, \cdots , x_{i_m}]\)</span> ,则该选择序列需要满足 <span class="arithmatex">\(i_1 \leq i_2 \leq \cdots \leq i_m\)</span><strong>不满足该条件的选择序列都是重复子集</strong></p>
<h3 id="_3">代码实现<a class="headerlink" href="#_3" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>为实现该剪枝,我们初始化变量 <code>start</code> ,用于指示遍历起点。<strong>当做出选择 <span class="arithmatex">\(x_{i}\)</span> 后,设定下一轮从索引 <span class="arithmatex">\(i\)</span> 开始遍历</strong>,从而完成子集去重。</p>
<p>除此之外,我们还对代码进行了两项优化。首先,我们在开启搜索前将数组 <code>nums</code> 排序,在搜索过程中,<strong>当子集和超过 <code>target</code> 时直接结束循环</strong>,因为后边的元素更大,其子集和都一定会超过 <code>target</code> 。其次,<strong>我们通过在 <code>target</code> 上执行减法来统计元素和</strong>,当 <code>target</code> 等于 <span class="arithmatex">\(0\)</span> 时记录解,省去了元素和变量 <code>total</code></p>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="2:11"><input checked="checked" id="__tabbed_2_1" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_2" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_3" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_4" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_5" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_6" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_7" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_8" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_9" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_10" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_11" name="__tabbed_2" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_2_1">Java</label><label for="__tabbed_2_2">C++</label><label for="__tabbed_2_3">Python</label><label for="__tabbed_2_4">Go</label><label for="__tabbed_2_5">JavaScript</label><label for="__tabbed_2_6">TypeScript</label><label for="__tabbed_2_7">C</label><label for="__tabbed_2_8">C#</label><label for="__tabbed_2_9">Swift</label><label for="__tabbed_2_10">Zig</label><label for="__tabbed_2_11">Dart</label></div>
@ -3844,7 +3956,7 @@
<p><img alt="子集和 I 回溯过程" src="../subset_sum_problem.assets/subset_sum_i.png" /></p>
<p align="center"> Fig. 子集和 I 回溯过程 </p>
<h2 id="1333">13.3.3. &nbsp; 相等元素剪枝<a class="headerlink" href="#1333" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<h2 id="1332">13.3.2. &nbsp; 考虑重复元素的情况<a class="headerlink" href="#1332" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<div class="admonition question">
<p class="admonition-title">Question</p>
<p>给定一个正整数数组 <code>nums</code> 和一个目标正整数 <code>target</code> ,请找出所有可能的组合,使得组合中的元素和等于 <code>target</code><strong>给定数组可能包含重复元素,每个元素只可被选择一次</strong>。请以列表形式返回这些组合,列表中不应包含重复组合。</p>
@ -3853,8 +3965,10 @@
<p><img alt="相等元素导致的重复子集" src="../subset_sum_problem.assets/subset_sum_ii_repeat.png" /></p>
<p align="center"> Fig. 相等元素导致的重复子集 </p>
<h3 id="_4">相等元素剪枝<a class="headerlink" href="#_4" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>为解决此问题,<strong>我们需要限制相等元素在每一轮中只被选择一次</strong>。实现方式比较巧妙:由于数组是已排序的,因此相等元素都是相邻的。利用该特性,在某轮选择中,若当前元素与其左边元素相等,则说明它已经被选择过,因此直接跳过当前元素。</p>
<p>与此同时,<strong>本题规定数组元素只能被选择一次</strong>。幸运的是,我们也可以利用变量 <code>start</code> 来满足该约束:当做出选择 <span class="arithmatex">\(x_{i}\)</span> 后,设定下一轮从索引 <span class="arithmatex">\(i + 1\)</span> 开始向后遍历。这样即能去除重复子集,也能避免重复选择相等元素。</p>
<h3 id="_5">代码实现<a class="headerlink" href="#_5" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="3:11"><input checked="checked" id="__tabbed_3_1" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_2" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_3" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_4" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_5" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_6" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_7" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_8" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_9" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_10" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_11" name="__tabbed_3" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_3_1">Java</label><label for="__tabbed_3_2">C++</label><label for="__tabbed_3_3">Python</label><label for="__tabbed_3_4">Go</label><label for="__tabbed_3_5">JavaScript</label><label for="__tabbed_3_6">TypeScript</label><label for="__tabbed_3_7">C</label><label for="__tabbed_3_8">C#</label><label for="__tabbed_3_9">Swift</label><label for="__tabbed_3_10">Zig</label><label for="__tabbed_3_11">Dart</label></div>
<div class="tabbed-content">
<div class="tabbed-block">

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@ -3043,6 +3045,34 @@
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<a href="../../chapter_greedy/max_product_cutting_problem/" class="md-nav__link">
<span class="md-ellipsis">
15.4. &nbsp; 最大切分乘积问题
</span>
<span class="md-status md-status--new" title="最近添加">
</span>
</a>
</li>
</ul>
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