From b4fefffb0f07436b591b9c36df49e1259b5f39b4 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: youngyangyang04 <826123027@qq.com> Date: Thu, 22 Apr 2021 11:06:18 +0800 Subject: [PATCH] Update --- README.md | 20 +- problems/0017.电话号码的字母组合.md | 243 ++++++++++++ problems/0027.移除元素.md | 124 +++++++ problems/0035.搜索插入位置.md | 20 +- problems/0077.组合.md | 347 ++++++++++++++++++ problems/0077.组合优化.md | 147 ++++++++ problems/0216.组合总和III.md | 229 ++++++++++++ problems/0704.二分查找.md | 150 ++++++++ .../周总结/20201030回溯周末总结.md | 113 ++++++ 9 files changed, 1381 insertions(+), 12 deletions(-) create mode 100644 problems/0017.电话号码的字母组合.md create mode 100644 problems/0027.移除元素.md create mode 100644 problems/0077.组合.md create mode 100644 problems/0077.组合优化.md create mode 100644 problems/0216.组合总和III.md create mode 100644 problems/0704.二分查找.md create mode 100644 problems/周总结/20201030回溯周末总结.md diff --git a/README.md b/README.md index 1ee29bef..080865a5 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -17,12 +17,10 @@

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@@ -130,8 +128,8 @@ ## 数组 1. [数组过于简单,但你该了解这些!](./problems/数组理论基础.md) -2. [数组:每次遇到二分法,都是一看就会,一写就废](https://mp.weixin.qq.com/s/fCf5QbPDtE6SSlZ1yh_q8Q) -3. [数组:就移除个元素很难么?](https://mp.weixin.qq.com/s/wj0T-Xs88_FHJFwayElQlA) +2. [数组:每次遇到二分法,都是一看就会,一写就废](./problems/0704.二分查找.md) +3. [数组:就移除个元素很难么?](./problems/0027.移除元素.md) 4. [数组:滑动窗口拯救了你](https://mp.weixin.qq.com/s/UrZynlqi4QpyLlLhBPglyg) 5. [数组:这个循环可以转懵很多人!](https://mp.weixin.qq.com/s/KTPhaeqxbMK9CxHUUgFDmg) 6. [数组:总结篇](https://mp.weixin.qq.com/s/LIfQFRJBH5ENTZpvixHEmg) @@ -248,11 +246,11 @@ 回溯算法大纲 1. [关于回溯算法,你该了解这些!](./problems/回溯算法理论基础.md) -2. [回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ) -3. [回溯算法:组合问题再剪剪枝](https://mp.weixin.qq.com/s/Ri7spcJMUmph4c6XjPWXQA) -4. [回溯算法:求组合总和!](https://mp.weixin.qq.com/s/HX7WW6ixbFZJASkRnCTC3w) -5. [回溯算法:电话号码的字母组合](https://mp.weixin.qq.com/s/e2ua2cmkE_vpYjM3j6HY0A) -6. [本周小结!(回溯算法系列一)](https://mp.weixin.qq.com/s/m2GnTJdkYhAamustbb6lmw) +2. [回溯算法:组合问题](./problems/0077.组合.md) +3. [回溯算法:组合问题再剪剪枝](./problems/0077.组合优化.md) +4. [回溯算法:求组合总和!](./problems/0216.组合总和III.md) +5. [回溯算法:电话号码的字母组合](./problems/0017.电话号码的字母组合.md) +6. [本周小结!(回溯算法系列一)](./problems/周总结/20201030回溯周末总结.md) 7. [回溯算法:求组合总和(二)](https://mp.weixin.qq.com/s/FLg8G6EjVcxBjwCbzpACPw) 8. [回溯算法:求组合总和(三)](https://mp.weixin.qq.com/s/_1zPYk70NvHsdY8UWVGXmQ) 9. [回溯算法:分割回文串](https://mp.weixin.qq.com/s/Pb1epUTbU8fHIht-g_MS5Q) diff --git a/problems/0017.电话号码的字母组合.md b/problems/0017.电话号码的字母组合.md new file mode 100644 index 00000000..0743ed9b --- /dev/null +++ b/problems/0017.电话号码的字母组合.md @@ -0,0 +1,243 @@ + +

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+ +# 17.电话号码的字母组合 + +题目链接:https://leetcode-cn.com/problems/letter-combinations-of-a-phone-number/ + +给定一个仅包含数字 2-9 的字符串,返回所有它能表示的字母组合。 + +给出数字到字母的映射如下(与电话按键相同)。注意 1 不对应任何字母。 + +![17.电话号码的字母组合](https://img-blog.csdnimg.cn/2020102916424043.png) + +示例: +输入:"23" +输出:["ad", "ae", "af", "bd", "be", "bf", "cd", "ce", "cf"]. + +说明:尽管上面的答案是按字典序排列的,但是你可以任意选择答案输出的顺序。 + +# 思路 + +从示例上来说,输入"23",最直接的想法就是两层for循环遍历了吧,正好把组合的情况都输出了。 + +如果输入"233"呢,那么就三层for循环,如果"2333"呢,就四层for循环....... + +大家应该感觉出和[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)遇到的一样的问题,就是这for循环的层数如何写出来,此时又是回溯法登场的时候了。 + +理解本题后,要解决如下三个问题: + +1. 数字和字母如何映射 +2. 两个字母就两个for循环,三个字符我就三个for循环,以此类推,然后发现代码根本写不出来 +3. 输入1 * #按键等等异常情况 + +## 数字和字母如何映射 + +可以使用map或者定义一个二位数组,例如:string letterMap[10],来做映射,我这里定义一个二维数组,代码如下: + +``` +const string letterMap[10] = { + "", // 0 + "", // 1 + "abc", // 2 + "def", // 3 + "ghi", // 4 + "jkl", // 5 + "mno", // 6 + "pqrs", // 7 + "tuv", // 8 + "wxyz", // 9 +}; +``` + +## 回溯法来解决n个for循环的问题 + +对于回溯法还不了解的同学看这篇:[关于回溯算法,你该了解这些!](https://mp.weixin.qq.com/s/gjSgJbNbd1eAA5WkA-HeWw) + + +例如:输入:"23",抽象为树形结构,如图所示: + +![17. 电话号码的字母组合](https://img-blog.csdnimg.cn/20201123200304469.png) + +图中可以看出遍历的深度,就是输入"23"的长度,而叶子节点就是我们要收集的结果,输出["ad", "ae", "af", "bd", "be", "bf", "cd", "ce", "cf"]。 + +回溯三部曲: + +* 确定回溯函数参数 + +首先需要一个字符串s来收集叶子节点的结果,然后用一个字符串数组result保存起来,这两个变量我依然定义为全局。 + +再来看参数,参数指定是有题目中给的string digits,然后还要有一个参数就是int型的index。 + +注意这个index可不是 [回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)和[回溯算法:求组合总和!](https://mp.weixin.qq.com/s/HX7WW6ixbFZJASkRnCTC3w)中的startIndex了。 + +这个index是记录遍历第几个数字了,就是用来遍历digits的(题目中给出数字字符串),同时index也表示树的深度。 + +代码如下: + +``` +vector result; +string s; +void backtracking(const string& digits, int index) +``` + +* 确定终止条件 + +例如输入用例"23",两个数字,那么根节点往下递归两层就可以了,叶子节点就是要收集的结果集。 + +那么终止条件就是如果index 等于 输入的数字个数(digits.size)了(本来index就是用来遍历digits的)。 + +然后收集结果,结束本层递归。 + +代码如下: + +``` +if (index == digits.size()) { + result.push_back(s); + return; +} +``` + +* 确定单层遍历逻辑 + +首先要取index指向的数字,并找到对应的字符集(手机键盘的字符集)。 + +然后for循环来处理这个字符集,代码如下: + +``` +int digit = digits[index] - '0'; // 将index指向的数字转为int +string letters = letterMap[digit]; // 取数字对应的字符集 +for (int i = 0; i < letters.size(); i++) { + s.push_back(letters[i]); // 处理 + backtracking(digits, index + 1); // 递归,注意index+1,一下层要处理下一个数字了 + s.pop_back(); // 回溯 +} +``` + +**注意这里for循环,可不像是在[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)和[回溯算法:求组合总和!](https://mp.weixin.qq.com/s/HX7WW6ixbFZJASkRnCTC3w)中从startIndex开始遍历的**。 + +**因为本题每一个数字代表的是不同集合,也就是求不同集合之间的组合,而[77. 组合](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)和[216.组合总和III](https://mp.weixin.qq.com/s/HX7WW6ixbFZJASkRnCTC3w)都是是求同一个集合中的组合!** + + +注意:输入1 * #按键等等异常情况 + +代码中最好考虑这些异常情况,但题目的测试数据中应该没有异常情况的数据,所以我就没有加了。 + +**但是要知道会有这些异常,如果是现场面试中,一定要考虑到!** + + +## C++代码 + +关键地方都讲完了,按照[关于回溯算法,你该了解这些!](https://mp.weixin.qq.com/s/gjSgJbNbd1eAA5WkA-HeWw)中的回溯法模板,不难写出如下C++代码: + + +``` +// 版本一 +class Solution { +private: + const string letterMap[10] = { + "", // 0 + "", // 1 + "abc", // 2 + "def", // 3 + "ghi", // 4 + "jkl", // 5 + "mno", // 6 + "pqrs", // 7 + "tuv", // 8 + "wxyz", // 9 + }; +public: + vector result; + string s; + void backtracking(const string& digits, int index) { + if (index == digits.size()) { + result.push_back(s); + return; + } + int digit = digits[index] - '0'; // 将index指向的数字转为int + string letters = letterMap[digit]; // 取数字对应的字符集 + for (int i = 0; i < letters.size(); i++) { + s.push_back(letters[i]); // 处理 + backtracking(digits, index + 1); // 递归,注意index+1,一下层要处理下一个数字了 + s.pop_back(); // 回溯 + } + } + vector letterCombinations(string digits) { + s.clear(); + result.clear(); + if (digits.size() == 0) { + return result; + } + backtracking(digits, 0); + return result; + } +}; +``` + +一些写法,是把回溯的过程放在递归函数里了,例如如下代码,我可以写成这样:(注意注释中不一样的地方) + +``` +// 版本二 +class Solution { +private: + const string letterMap[10] = { + "", // 0 + "", // 1 + "abc", // 2 + "def", // 3 + "ghi", // 4 + "jkl", // 5 + "mno", // 6 + "pqrs", // 7 + "tuv", // 8 + "wxyz", // 9 + }; +public: + vector result; + void getCombinations(const string& digits, int index, const string& s) { // 注意参数的不同 + if (index == digits.size()) { + result.push_back(s); + return; + } + int digit = digits[index] - '0'; + string letters = letterMap[digit]; + for (int i = 0; i < letters.size(); i++) { + getCombinations(digits, index + 1, s + letters[i]); // 注意这里的不同 + } + } + vector letterCombinations(string digits) { + result.clear(); + if (digits.size() == 0) { + return result; + } + getCombinations(digits, 0, ""); + return result; + + } +}; +``` + +我不建议把回溯藏在递归的参数里这种写法,很不直观,我在[二叉树:以为使用了递归,其实还隐藏着回溯](https://mp.weixin.qq.com/s/ivLkHzWdhjQQD1rQWe6zWA)这篇文章中也深度分析了,回溯隐藏在了哪里。 + +所以大家可以按照版本一来写就可以了。 + +# 总结 + +本篇将题目的三个要点一一列出,并重点强调了和前面讲解过的[77. 组合](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)和[216.组合总和III](https://mp.weixin.qq.com/s/HX7WW6ixbFZJASkRnCTC3w)的区别,本题是多个集合求组合,所以在回溯的搜索过程中,都有一些细节需要注意的。 + +其实本题不算难,但也处处是细节,大家还要自己亲自动手写一写。 + +------------------------ + +* 微信:[程序员Carl](https://mp.weixin.qq.com/s/b66DFkOp8OOxdZC_xLZxfw) +* B站:[代码随想录](https://space.bilibili.com/525438321) +* 知识星球:[代码随想录](https://mp.weixin.qq.com/s/QVF6upVMSbgvZy8lHZS3CQ) + +![](https://img-blog.csdnimg.cn/20210416110157800.png) + diff --git a/problems/0027.移除元素.md b/problems/0027.移除元素.md new file mode 100644 index 00000000..3e4a68e0 --- /dev/null +++ b/problems/0027.移除元素.md @@ -0,0 +1,124 @@ + +

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+ +## 27. 移除元素 + +题目地址:https://leetcode-cn.com/problems/remove-element/ + +给你一个数组 nums 和一个值 val,你需要 原地 移除所有数值等于 val 的元素,并返回移除后数组的新长度。 + +不要使用额外的数组空间,你必须仅使用 O(1) 额外空间并**原地**修改输入数组。 + +元素的顺序可以改变。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。 + +示例 1: +给定 nums = [3,2,2,3], val = 3, +函数应该返回新的长度 2, 并且 nums 中的前两个元素均为 2。 +你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。 + +示例 2: +给定 nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2, +函数应该返回新的长度 5, 并且 nums 中的前五个元素为 0, 1, 3, 0, 4。 + +**你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。** + +## 思路 + +有的同学可能说了,多余的元素,删掉不就得了。 + +**要知道数组的元素在内存地址中是连续的,不能单独删除数组中的某个元素,只能覆盖。** + +数组的基础知识可以看这里[程序员算法面试中,必须掌握的数组理论知识](https://mp.weixin.qq.com/s/c2KABb-Qgg66HrGf8z-8Og)。 + +### 暴力解法 + +这个题目暴力的解法就是两层for循环,一个for循环遍历数组元素 ,第二个for循环更新数组。 + +删除过程如下: + +![27.移除元素-暴力解法](https://tva1.sinaimg.cn/large/008eGmZEly1gntrc7x9tjg30du09m1ky.gif) + +很明显暴力解法的时间复杂度是O(n^2),这道题目暴力解法在leetcode上是可以过的。 + +代码如下: + +```C++ +// 时间复杂度:O(n^2) +// 空间复杂度:O(1) +class Solution { +public: + int removeElement(vector& nums, int val) { + int size = nums.size(); + for (int i = 0; i < size; i++) { + if (nums[i] == val) { // 发现需要移除的元素,就将数组集体向前移动一位 + for (int j = i + 1; j < size; j++) { + nums[j - 1] = nums[j]; + } + i--; // 因为下表i以后的数值都向前移动了一位,所以i也向前移动一位 + size--; // 此时数组的大小-1 + } + } + return size; + + } +}; +``` + +* 时间复杂度:$O(n^2)$ +* 空间复杂度:$O(1)$ + +### 双指针法 + +双指针法(快慢指针法): **通过一个快指针和慢指针在一个for循环下完成两个for循环的工作。** + +删除过程如下: + +![27.移除元素-双指针法](https://tva1.sinaimg.cn/large/008eGmZEly1gntrds6r59g30du09mnpd.gif) + +**双指针法(快慢指针法)在数组和链表的操作中是非常常见的,很多考察数组、链表、字符串等操作的面试题,都使用双指针法。** + +后序都会一一介绍到,本题代码如下: + +```C++ +// 时间复杂度:O(n) +// 空间复杂度:O(1) +class Solution { +public: + int removeElement(vector& nums, int val) { + int slowIndex = 0; + for (int fastIndex = 0; fastIndex < nums.size(); fastIndex++) { + if (val != nums[fastIndex]) { + nums[slowIndex++] = nums[fastIndex]; + } + } + return slowIndex; + } +}; +``` +注意这些实现方法并没有改变元素的相对位置! + +* 时间复杂度:$O(n)$ +* 空间复杂度:$O(1)$ + +旧文链接:[数组:就移除个元素很难么?](https://mp.weixin.qq.com/s/wj0T-Xs88_FHJFwayElQlA) + +## 相关题目推荐 + +* 26.删除排序数组中的重复项 +* 283.移动零 +* 844.比较含退格的字符串 +* 977.有序数组的平方 + + +------------------------ + +* 微信:[程序员Carl](https://mp.weixin.qq.com/s/b66DFkOp8OOxdZC_xLZxfw) +* B站:[代码随想录](https://space.bilibili.com/525438321) +* 知识星球:[代码随想录](https://mp.weixin.qq.com/s/QVF6upVMSbgvZy8lHZS3CQ) + +![](https://img-blog.csdnimg.cn/20210416110157800.png) diff --git a/problems/0035.搜索插入位置.md b/problems/0035.搜索插入位置.md index 5e14b424..572b7a37 100644 --- a/problems/0035.搜索插入位置.md +++ b/problems/0035.搜索插入位置.md @@ -1,6 +1,14 @@ +

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+ -# 编号35:搜索插入位置 + +# 35.搜索插入位置 题目地址:https://leetcode-cn.com/problems/search-insert-position/ @@ -189,3 +197,13 @@ public: **循序渐进学算法,认准「代码随想录」,Carl手把手带你过关斩将!** + +------------------------ + +* 微信:[程序员Carl](https://mp.weixin.qq.com/s/b66DFkOp8OOxdZC_xLZxfw) +* B站:[代码随想录](https://space.bilibili.com/525438321) +* 知识星球:[代码随想录](https://mp.weixin.qq.com/s/QVF6upVMSbgvZy8lHZS3CQ) + +![](https://img-blog.csdnimg.cn/20210416110157800.png) + + diff --git a/problems/0077.组合.md b/problems/0077.组合.md new file mode 100644 index 00000000..7cab9127 --- /dev/null +++ b/problems/0077.组合.md @@ -0,0 +1,347 @@ + + +

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+ + +# 第77题. 组合 + +题目链接:https://leetcode-cn.com/problems/combinations/ + +给定两个整数 n 和 k,返回 1 ... n 中所有可能的 k 个数的组合。 + +示例: +输入: n = 4, k = 2 +输出: +[ + [2,4], + [3,4], + [2,3], + [1,2], + [1,3], + [1,4], +] + +也可以直接看我的B站视频:[带你学透回溯算法-组合问题(对应力扣题目:77.组合)](https://www.bilibili.com/video/BV1ti4y1L7cv#reply3733925949) + +## 思路 + +> 可以直接看我的B栈视频讲解: +> [带你学透回溯算法-组合问题](https://www.bilibili.com/video/BV1ti4y1L7cv) +> [带你学透回溯算法-组合问题的剪枝操作](https://www.bilibili.com/video/BV1wi4y157er) + + +本题这是回溯法的经典题目。 + +直接的解法当然是使用for循环,例如示例中k为2,很容易想到 用两个for循环,这样就可以输出 和示例中一样的结果。 + +代码如下: +``` +int n = 4; +for (int i = 1; i <= n; i++) { + for (int j = i + 1; j <= n; j++) { + cout << i << " " << j << endl; + } +} +``` + +输入:n = 100, k = 3 +那么就三层for循环,代码如下: + +``` +int n = 100; +for (int i = 1; i <= n; i++) { + for (int j = i + 1; j <= n; j++) { + for (int u = j + 1; u <= n; n++) { + cout << i << " " << j << " " << u << endl; + } + } +} +``` + +**如果n为100,k为50呢,那就50层for循环,是不是开始窒息**。 + +**此时就会发现虽然想暴力搜索,但是用for循环嵌套连暴力都写不出来!** + +咋整? + +回溯搜索法来了,虽然回溯法也是暴力,但至少能写出来,不像for循环嵌套k层让人绝望。 + +那么回溯法怎么暴力搜呢? + +上面我们说了**要解决 n为100,k为50的情况,暴力写法需要嵌套50层for循环,那么回溯法就用递归来解决嵌套层数的问题**。 + +递归来做层叠嵌套(可以理解是开k层for循环),**每一次的递归中嵌套一个for循环,那么递归就可以用于解决多层嵌套循环的问题了**。 + +此时递归的层数大家应该知道了,例如:n为100,k为50的情况下,就是递归50层。 + +一些同学本来对递归就懵,回溯法中递归还要嵌套for循环,可能就直接晕倒了! + +如果脑洞模拟回溯搜索的过程,绝对可以让人窒息,所以需要抽象图形结构来进一步理解。 + +**我们在[关于回溯算法,你该了解这些!](https://mp.weixin.qq.com/s/gjSgJbNbd1eAA5WkA-HeWw)中说道回溯法解决的问题都可以抽象为树形结构(N叉树),用树形结构来理解回溯就容易多了**。 + +那么我把组合问题抽象为如下树形结构: + +![77.组合](https://img-blog.csdnimg.cn/20201123195223940.png) + +可以看出这个棵树,一开始集合是 1,2,3,4, 从左向右取数,取过的数,不在重复取。 + +第一次取1,集合变为2,3,4 ,因为k为2,我们只需要再取一个数就可以了,分别取2,3,4,得到集合[1,2] [1,3] [1,4],以此类推。 + +**每次从集合中选取元素,可选择的范围随着选择的进行而收缩,调整可选择的范围**。 + +**图中可以发现n相当于树的宽度,k相当于树的深度**。 + +那么如何在这个树上遍历,然后收集到我们要的结果集呢? + +**图中每次搜索到了叶子节点,我们就找到了一个结果**。 + +相当于只需要把达到叶子节点的结果收集起来,就可以求得 n个数中k个数的组合集合。 + +在[关于回溯算法,你该了解这些!](https://mp.weixin.qq.com/s/gjSgJbNbd1eAA5WkA-HeWw)中我们提到了回溯法三部曲,那么我们按照回溯法三部曲开始正式讲解代码了。 + + +## 回溯法三部曲 + +* 递归函数的返回值以及参数 + +在这里要定义两个全局变量,一个用来存放符合条件单一结果,一个用来存放符合条件结果的集合。 + +代码如下: + +``` +vector> result; // 存放符合条件结果的集合 +vector path; // 用来存放符合条件结果 +``` + +其实不定义这两个全局遍历也是可以的,把这两个变量放进递归函数的参数里,但函数里参数太多影响可读性,所以我定义全局变量了。 + +函数里一定有两个参数,既然是集合n里面取k的数,那么n和k是两个int型的参数。 + +然后还需要一个参数,为int型变量startIndex,这个参数用来记录本层递归的中,集合从哪里开始遍历(集合就是[1,...,n] )。 + +为什么要有这个startIndex呢? + +**每次从集合中选取元素,可选择的范围随着选择的进行而收缩,调整可选择的范围,就是要靠startIndex**。 + +从下图中红线部分可以看出,在集合[1,2,3,4]取1之后,下一层递归,就要在[2,3,4]中取数了,那么下一层递归如何知道从[2,3,4]中取数呢,靠的就是startIndex。 + +![77.组合2](https://img-blog.csdnimg.cn/20201123195328976.png) + +所以需要startIndex来记录下一层递归,搜索的起始位置。 + +那么整体代码如下: + +``` +vector> result; // 存放符合条件结果的集合 +vector path; // 用来存放符合条件单一结果 +void backtracking(int n, int k, int startIndex) +``` + +* 回溯函数终止条件 + +什么时候到达所谓的叶子节点了呢? + +path这个数组的大小如果达到k,说明我们找到了一个子集大小为k的组合了,在图中path存的就是根节点到叶子节点的路径。 + +如图红色部分: + +![77.组合3](https://img-blog.csdnimg.cn/20201123195407907.png) + +此时用result二维数组,把path保存起来,并终止本层递归。 + +所以终止条件代码如下: + +``` +if (path.size() == k) { + result.push_back(path); + return; +} +``` + +* 单层搜索的过程 + +回溯法的搜索过程就是一个树型结构的遍历过程,在如下图中,可以看出for循环用来横向遍历,递归的过程是纵向遍历。 + +![77.组合1](https://img-blog.csdnimg.cn/20201123195242899.png) + +如此我们才遍历完图中的这棵树。 + +for循环每次从startIndex开始遍历,然后用path保存取到的节点i。 + +代码如下: + +```C++ +for (int i = startIndex; i <= n; i++) { // 控制树的横向遍历 + path.push_back(i); // 处理节点 + backtracking(n, k, i + 1); // 递归:控制树的纵向遍历,注意下一层搜索要从i+1开始 + path.pop_back(); // 回溯,撤销处理的节点 +} +``` + +可以看出backtracking(递归函数)通过不断调用自己一直往深处遍历,总会遇到叶子节点,遇到了叶子节点就要返回。 + +backtracking的下面部分就是回溯的操作了,撤销本次处理的结果。 + +关键地方都讲完了,组合问题C++完整代码如下: + + +```C++ +class Solution { +private: + vector> result; // 存放符合条件结果的集合 + vector path; // 用来存放符合条件结果 + void backtracking(int n, int k, int startIndex) { + if (path.size() == k) { + result.push_back(path); + return; + } + for (int i = startIndex; i <= n; i++) { + path.push_back(i); // 处理节点 + backtracking(n, k, i + 1); // 递归 + path.pop_back(); // 回溯,撤销处理的节点 + } + } +public: + vector> combine(int n, int k) { + result.clear(); // 可以不写 + path.clear(); // 可以不写 + backtracking(n, k, 1); + return result; + } +}; +``` + +还记得我们在[关于回溯算法,你该了解这些!](https://mp.weixin.qq.com/s/gjSgJbNbd1eAA5WkA-HeWw)中给出的回溯法模板么? + +如下: +``` +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 + } +} +``` + +**对比一下本题的代码,是不是发现有点像!** 所以有了这个模板,就有解题的大体方向,不至于毫无头绪。 + +# 总结 + +组合问题是回溯法解决的经典问题,我们开始的时候给大家列举一个很形象的例子,就是n为100,k为50的话,直接想法就需要50层for循环。 + +从而引出了回溯法就是解决这种k层for循环嵌套的问题。 + +然后进一步把回溯法的搜索过程抽象为树形结构,可以直观的看出搜索的过程。 + +接着用回溯法三部曲,逐步分析了函数参数、终止条件和单层搜索的过程。 + +# 剪枝优化 + +我们说过,回溯法虽然是暴力搜索,但也有时候可以有点剪枝优化一下的。 + +在遍历的过程中有如下代码: + +``` +for (int i = startIndex; i <= n; i++) { + path.push_back(i); + backtracking(n, k, i + 1); + path.pop_back(); +} +``` + +这个遍历的范围是可以剪枝优化的,怎么优化呢? + +来举一个例子,n = 4,k = 4的话,那么第一层for循环的时候,从元素2开始的遍历都没有意义了。 在第二层for循环,从元素3开始的遍历都没有意义了。 + +这么说有点抽象,如图所示: + +![77.组合4](https://img-blog.csdnimg.cn/20210130194335207.png) + +图中每一个节点(图中为矩形),就代表本层的一个for循环,那么每一层的for循环从第二个数开始遍历的话,都没有意义,都是无效遍历。 + +**所以,可以剪枝的地方就在递归中每一层的for循环所选择的起始位置**。 + +**如果for循环选择的起始位置之后的元素个数 已经不足 我们需要的元素个数了,那么就没有必要搜索了**。 + +注意代码中i,就是for循环里选择的起始位置。 +``` +for (int i = startIndex; i <= n; i++) { +``` + +接下来看一下优化过程如下: + +1. 已经选择的元素个数:path.size(); + +2. 还需要的元素个数为: k - path.size(); + +3. 在集合n中至多要从该起始位置 : n - (k - path.size()) + 1,开始遍历 + +为什么有个+1呢,因为包括起始位置,我们要是一个左闭的集合。 + +举个例子,n = 4,k = 3, 目前已经选取的元素为0(path.size为0),n - (k - 0) + 1 即 4 - ( 3 - 0) + 1 = 2。 + +从2开始搜索都是合理的,可以是组合[2, 3, 4]。 + +这里大家想不懂的话,建议也举一个例子,就知道是不是要+1了。 + +所以优化之后的for循环是: + +``` +for (int i = startIndex; i <= n - (k - path.size()) + 1; i++) // i为本次搜索的起始位置 +``` + +优化后整体代码如下: + +``` +class Solution { +private: + vector> result; + vector path; + void backtracking(int n, int k, int startIndex) { + if (path.size() == k) { + result.push_back(path); + return; + } + for (int i = startIndex; i <= n - (k - path.size()) + 1; i++) { // 优化的地方 + path.push_back(i); // 处理节点 + backtracking(n, k, i + 1); + path.pop_back(); // 回溯,撤销处理的节点 + } + } +public: + + vector> combine(int n, int k) { + backtracking(n, k, 1); + return result; + } +}; +``` + +# 剪枝总结 + +本篇我们准对求组合问题的回溯法代码做了剪枝优化,这个优化如果不画图的话,其实不好理解,也不好讲清楚。 + +所以我依然是把整个回溯过程抽象为一颗树形结构,然后可以直观的看出,剪枝究竟是剪的哪里。 + + +------------------------ + +* 微信:[程序员Carl](https://mp.weixin.qq.com/s/b66DFkOp8OOxdZC_xLZxfw) +* B站:[代码随想录](https://space.bilibili.com/525438321) +* 知识星球:[代码随想录](https://mp.weixin.qq.com/s/QVF6upVMSbgvZy8lHZS3CQ) + +![](https://img-blog.csdnimg.cn/20210416110157800.png) + + diff --git a/problems/0077.组合优化.md b/problems/0077.组合优化.md new file mode 100644 index 00000000..e4532c01 --- /dev/null +++ b/problems/0077.组合优化.md @@ -0,0 +1,147 @@ + + +

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+ + + +在[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)中,我们通过回溯搜索法,解决了n个数中求k个数的组合问题。 + +文中的回溯法是可以剪枝优化的,本篇我们继续来看一下题目77. 组合。 + +链接:https://leetcode-cn.com/problems/combinations/ + +**看本篇之前,需要先看[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)**。 + +大家先回忆一下[77. 组合]给出的回溯法的代码: + +``` +class Solution { +private: + vector> result; // 存放符合条件结果的集合 + vector path; // 用来存放符合条件结果 + void backtracking(int n, int k, int startIndex) { + if (path.size() == k) { + result.push_back(path); + return; + } + for (int i = startIndex; i <= n; i++) { + path.push_back(i); // 处理节点 + backtracking(n, k, i + 1); // 递归 + path.pop_back(); // 回溯,撤销处理的节点 + } + } +public: + vector> combine(int n, int k) { + result.clear(); // 可以不写 + path.clear(); // 可以不写 + backtracking(n, k, 1); + return result; + } +}; +``` + +# 剪枝优化 + +我们说过,回溯法虽然是暴力搜索,但也有时候可以有点剪枝优化一下的。 + +在遍历的过程中有如下代码: + +``` +for (int i = startIndex; i <= n; i++) { + path.push_back(i); + backtracking(n, k, i + 1); + path.pop_back(); +} +``` + +这个遍历的范围是可以剪枝优化的,怎么优化呢? + +来举一个例子,n = 4,k = 4的话,那么第一层for循环的时候,从元素2开始的遍历都没有意义了。 在第二层for循环,从元素3开始的遍历都没有意义了。 + +这么说有点抽象,如图所示: + +![77.组合4](https://img-blog.csdnimg.cn/20210130194335207.png) + + +图中每一个节点(图中为矩形),就代表本层的一个for循环,那么每一层的for循环从第二个数开始遍历的话,都没有意义,都是无效遍历。 + +**所以,可以剪枝的地方就在递归中每一层的for循环所选择的起始位置**。 + +**如果for循环选择的起始位置之后的元素个数 已经不足 我们需要的元素个数了,那么就没有必要搜索了**。 + +注意代码中i,就是for循环里选择的起始位置。 +``` +for (int i = startIndex; i <= n; i++) { +``` + +接下来看一下优化过程如下: + +1. 已经选择的元素个数:path.size(); + +2. 还需要的元素个数为: k - path.size(); + +3. 在集合n中至多要从该起始位置 : n - (k - path.size()) + 1,开始遍历 + +为什么有个+1呢,因为包括起始位置,我们要是一个左闭的集合。 + +举个例子,n = 4,k = 3, 目前已经选取的元素为0(path.size为0),n - (k - 0) + 1 即 4 - ( 3 - 0) + 1 = 2。 + +从2开始搜索都是合理的,可以是组合[2, 3, 4]。 + +这里大家想不懂的话,建议也举一个例子,就知道是不是要+1了。 + +所以优化之后的for循环是: + +``` +for (int i = startIndex; i <= n - (k - path.size()) + 1; i++) // i为本次搜索的起始位置 +``` + +优化后整体代码如下: + +``` +class Solution { +private: + vector> result; + vector path; + void backtracking(int n, int k, int startIndex) { + if (path.size() == k) { + result.push_back(path); + return; + } + for (int i = startIndex; i <= n - (k - path.size()) + 1; i++) { // 优化的地方 + path.push_back(i); // 处理节点 + backtracking(n, k, i + 1); + path.pop_back(); // 回溯,撤销处理的节点 + } + } +public: + + vector> combine(int n, int k) { + backtracking(n, k, 1); + return result; + } +}; +``` + +# 总结 + +本篇我们准对求组合问题的回溯法代码做了剪枝优化,这个优化如果不画图的话,其实不好理解,也不好讲清楚。 + +所以我依然是把整个回溯过程抽象为一颗树形结构,然后可以直观的看出,剪枝究竟是剪的哪里。 + +**就酱,学到了就帮Carl转发一下吧,让更多的同学知道这里!** + +------------------------ + +* 微信:[程序员Carl](https://mp.weixin.qq.com/s/b66DFkOp8OOxdZC_xLZxfw) +* B站:[代码随想录](https://space.bilibili.com/525438321) +* 知识星球:[代码随想录](https://mp.weixin.qq.com/s/QVF6upVMSbgvZy8lHZS3CQ) + +![](https://img-blog.csdnimg.cn/20210416110157800.png) + + diff --git a/problems/0216.组合总和III.md b/problems/0216.组合总和III.md new file mode 100644 index 00000000..ca5b1bc1 --- /dev/null +++ b/problems/0216.组合总和III.md @@ -0,0 +1,229 @@ + + +

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+ + +> 别看本篇选的是组合总和III,而不是组合总和,本题和上一篇[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)相比难度刚刚好! + +# 216.组合总和III + +链接:https://leetcode-cn.com/problems/combination-sum-iii/ + +找出所有相加之和为 n 的 k 个数的组合。组合中只允许含有 1 - 9 的正整数,并且每种组合中不存在重复的数字。 + +说明: +* 所有数字都是正整数。 +* 解集不能包含重复的组合。  + +示例 1: +输入: k = 3, n = 7 +输出: [[1,2,4]] + +示例 2: +输入: k = 3, n = 9 +输出: [[1,2,6], [1,3,5], [2,3,4]] + + +## 思路 + +本题就是在[1,2,3,4,5,6,7,8,9]这个集合中找到和为n的k个数的组合。 + +相对于[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ),无非就是多了一个限制,本题是要找到和为n的k个数的组合,而整个集合已经是固定的了[1,...,9]。 + +想到这一点了,做过[77. 组合](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)之后,本题是简单一些了。 + +本题k相当于了树的深度,9(因为整个集合就是9个数)就是树的宽度。 + +例如 k = 2,n = 4的话,就是在集合[1,2,3,4,5,6,7,8,9]中求 k(个数) = 2, n(和) = 4的组合。 + +选取过程如图: + +![216.组合总和III](https://img-blog.csdnimg.cn/20201123195717975.png) + +图中,可以看出,只有最后取到集合(1,3)和为4 符合条件。 + + +## 回溯三部曲 + +* **确定递归函数参数** + +和[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)一样,依然需要一维数组path来存放符合条件的结果,二维数组result来存放结果集。 + +这里我依然定义path 和 result为全局变量。 + +至于为什么取名为path?从上面树形结构中,可以看出,结果其实就是一条根节点到叶子节点的路径。 + +``` +vector> result; // 存放结果集 +vector path; // 符合条件的结果 +``` + +接下来还需要如下参数: + +* targetSum(int)目标和,也就是题目中的n。 +* k(int)就是题目中要求k个数的集合。 +* sum(int)为已经收集的元素的总和,也就是path里元素的总和。 +* startIndex(int)为下一层for循环搜索的起始位置。 + +所以代码如下: + +``` +vector> result; +vector path; +void backtracking(int targetSum, int k, int sum, int startIndex) +``` +其实这里sum这个参数也可以省略,每次targetSum减去选取的元素数值,然后判断如果targetSum为0了,说明收集到符合条件的结果了,我这里为了直观便于理解,还是加一个sum参数。 + +还要强调一下,回溯法中递归函数参数很难一次性确定下来,一般先写逻辑,需要啥参数了,填什么参数。 + +* 确定终止条件 + +什么时候终止呢? + +在上面已经说了,k其实就已经限制树的深度,因为就取k个元素,树再往下深了没有意义。 + +所以如果path.size() 和 k相等了,就终止。 + +如果此时path里收集到的元素和(sum) 和targetSum(就是题目描述的n)相同了,就用result收集当前的结果。 + +所以 终止代码如下: + +``` +if (path.size() == k) { + if (sum == targetSum) result.push_back(path); + return; // 如果path.size() == k 但sum != targetSum 直接返回 +} +``` + +* **单层搜索过程** + +本题和[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)区别之一就是集合固定的就是9个数[1,...,9],所以for循环固定i<=9 + +如图: +![216.组合总和III](https://img-blog.csdnimg.cn/20201123195717975.png) + +处理过程就是 path收集每次选取的元素,相当于树型结构里的边,sum来统计path里元素的总和。 + +代码如下: + +``` +for (int i = startIndex; i <= 9; i++) { + sum += i; + path.push_back(i); + backtracking(targetSum, k, sum, i + 1); // 注意i+1调整startIndex + sum -= i; // 回溯 + path.pop_back(); // 回溯 +} +``` + +**别忘了处理过程 和 回溯过程是一一对应的,处理有加,回溯就要有减!** + +参照[关于回溯算法,你该了解这些!](https://mp.weixin.qq.com/s/gjSgJbNbd1eAA5WkA-HeWw)中的模板,不难写出如下C++代码: + +``` +class Solution { +private: + vector> result; // 存放结果集 + vector path; // 符合条件的结果 + // targetSum:目标和,也就是题目中的n。 + // k:题目中要求k个数的集合。 + // sum:已经收集的元素的总和,也就是path里元素的总和。 + // startIndex:下一层for循环搜索的起始位置。 + void backtracking(int targetSum, int k, int sum, int startIndex) { + if (path.size() == k) { + if (sum == targetSum) result.push_back(path); + return; // 如果path.size() == k 但sum != targetSum 直接返回 + } + for (int i = startIndex; i <= 9; i++) { + sum += i; // 处理 + path.push_back(i); // 处理 + backtracking(targetSum, k, sum, i + 1); // 注意i+1调整startIndex + sum -= i; // 回溯 + path.pop_back(); // 回溯 + } + } + +public: + vector> combinationSum3(int k, int n) { + result.clear(); // 可以不加 + path.clear(); // 可以不加 + backtracking(n, k, 0, 1); + return result; + } +}; +``` + +## 剪枝 + +这道题目,剪枝操作其实是很容易想到了,想必大家看上面的树形图的时候已经想到了。 + +如图: +![216.组合总和III1](https://img-blog.csdnimg.cn/2020112319580476.png) + +已选元素总和如果已经大于n(图中数值为4)了,那么往后遍历就没有意义了,直接剪掉。 + +那么剪枝的地方一定是在递归终止的地方剪,剪枝代码如下: + +``` +if (sum > targetSum) { // 剪枝操作 + return; +} +``` + +和[回溯算法:组合问题再剪剪枝](https://mp.weixin.qq.com/s/Ri7spcJMUmph4c6XjPWXQA) 一样,for循环的范围也可以剪枝,i <= 9 - (k - path.size()) + 1就可以了。 + +最后C++代码如下: + +``` +class Solution { +private: + vector> result; // 存放结果集 + vector path; // 符合条件的结果 + void backtracking(int targetSum, int k, int sum, int startIndex) { + if (sum > targetSum) { // 剪枝操作 + return; // 如果path.size() == k 但sum != targetSum 直接返回 + } + if (path.size() == k) { + if (sum == targetSum) result.push_back(path); + return; + } + for (int i = startIndex; i <= 9 - (k - path.size()) + 1; i++) { // 剪枝 + sum += i; // 处理 + path.push_back(i); // 处理 + backtracking(targetSum, k, sum, i + 1); // 注意i+1调整startIndex + sum -= i; // 回溯 + path.pop_back(); // 回溯 + } + } + +public: + vector> combinationSum3(int k, int n) { + result.clear(); // 可以不加 + path.clear(); // 可以不加 + backtracking(n, k, 0, 1); + return result; + } +}; +``` + +# 总结 + +开篇就介绍了本题与[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)的区别,相对来说加了元素总和的限制,如果做完[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)再做本题在合适不过。 + +分析完区别,依然把问题抽象为树形结构,按照回溯三部曲进行讲解,最后给出剪枝的优化。 + +相信做完本题,大家对组合问题应该有初步了解了。 + +------------------------ + +* 微信:[程序员Carl](https://mp.weixin.qq.com/s/b66DFkOp8OOxdZC_xLZxfw) +* B站:[代码随想录](https://space.bilibili.com/525438321) +* 知识星球:[代码随想录](https://mp.weixin.qq.com/s/QVF6upVMSbgvZy8lHZS3CQ) + +![](https://img-blog.csdnimg.cn/20210416110157800.png) + diff --git a/problems/0704.二分查找.md b/problems/0704.二分查找.md new file mode 100644 index 00000000..2293e165 --- /dev/null +++ b/problems/0704.二分查找.md @@ -0,0 +1,150 @@ + +

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+ +## 704. 二分查找 + +题目链接:https://leetcode-cn.com/problems/binary-search/ + +给定一个 n 个元素有序的(升序)整型数组 nums 和一个目标值 target  ,写一个函数搜索 nums 中的 target,如果目标值存在返回下标,否则返回 -1。 + + +示例 1: +输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 9 +输出: 4 +解释: 9 出现在 nums 中并且下标为 4 + +示例 2: +输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 2 +输出: -1 +解释: 2 不存在 nums 中因此返回 -1 +  +提示: + +* 你可以假设 nums 中的所有元素是不重复的。 +* n 将在 [1, 10000]之间。 +* nums 的每个元素都将在 [-9999, 9999]之间。 + + +## 思路 + +**这道题目的前提是数组为有序数组**,同时题目还强调**数组中无重复元素**,因为一旦有重复元素,使用二分查找法返回的元素下标可能不是唯一的,这些都是使用二分法的前提条件,当大家看到题目描述满足如上条件的时候,可要想一想是不是可以用二分法了。 + +二分查找涉及的很多的边界条件,逻辑比较简单,但就是写不好。例如到底是 `while(left < right)` 还是 `while(left <= right)`,到底是`right = middle`呢,还是要`right = middle - 1`呢? + +大家写二分法经常写乱,主要是因为**对区间的定义没有想清楚,区间的定义就是不变量**。要在二分查找的过程中,保持不变量,就是在while寻找中每一次边界的处理都要坚持根据区间的定义来操作,这就是**循环不变量**规则。 + +写二分法,区间的定义一般为两种,左闭右闭即[left, right],或者左闭右开即[left, right)。 + +下面我用这两种区间的定义分别讲解两种不同的二分写法。 + +### 二分法第一种写法 + +第一种写法,我们定义 target 是在一个在左闭右闭的区间里,**也就是[left, right] (这个很重要非常重要)**。 + +区间的定义这就决定了二分法的代码应该如何写,**因为定义target在[left, right]区间,所以有如下两点:** + +* while (left <= right) 要使用 <= ,因为left == right是有意义的,所以使用 <= +* if (nums[middle] > target) right 要赋值为 middle - 1,因为当前这个nums[middle]一定不是target,那么接下来要查找的左区间结束下标位置就是 middle - 1 + +例如在数组:1,2,3,4,7,9,10中查找元素2,如图所示: + +![704.二分查找](https://img-blog.csdnimg.cn/20210311153055723.jpg) + +代码如下:(详细注释) + +```C++ +// 版本一 +class Solution { +public: + int search(vector& nums, int target) { + int left = 0; + int right = nums.size() - 1; // 定义target在左闭右闭的区间里,[left, right] + while (left <= right) { // 当left==right,区间[left, right]依然有效,所以用 <= + int middle = left + ((right - left) / 2);// 防止溢出 等同于(left + right)/2 + if (nums[middle] > target) { + right = middle - 1; // target 在左区间,所以[left, middle - 1] + } else if (nums[middle] < target) { + left = middle + 1; // target 在右区间,所以[middle + 1, right] + } else { // nums[middle] == target + return middle; // 数组中找到目标值,直接返回下标 + } + } + // 未找到目标值 + return -1; + } +}; + +``` + +### 二分法第二种写法 + +如果说定义 target 是在一个在左闭右开的区间里,也就是[left, right) ,那么二分法的边界处理方式则截然不同。 + +有如下两点: + +* while (left < right),这里使用 < ,因为left == right在区间[left, right)是没有意义的 +* if (nums[middle] > target) right 更新为 middle,因为当前nums[middle]不等于target,去左区间继续寻找,而寻找区间是左闭右开区间,所以right更新为middle,即:下一个查询区间不会去比较nums[middle] + +在数组:1,2,3,4,7,9,10中查找元素2,如图所示:(**注意和方法一的区别**) + +![704.二分查找1](https://img-blog.csdnimg.cn/20210311153123632.jpg) + +代码如下:(详细注释) + +```C++ +// 版本二 +class Solution { +public: + int search(vector& nums, int target) { + int left = 0; + int right = nums.size(); // 定义target在左闭右开的区间里,即:[left, right) + while (left < right) { // 因为left == right的时候,在[left, right)是无效的空间,所以使用 < + int middle = left + ((right - left) >> 1); + if (nums[middle] > target) { + right = middle; // target 在左区间,在[left, middle)中 + } else if (nums[middle] < target) { + left = middle + 1; // target 在右区间,在[middle + 1, right)中 + } else { // nums[middle] == target + return middle; // 数组中找到目标值,直接返回下标 + } + } + // 未找到目标值 + return -1; + } +}; +``` + +## 总结 + +二分法是非常重要的基础算法,为什么很多同学对于二分法都是**一看就会,一写就废**? + +其实主要就是对区间的定义没有理解清楚,在循环中没有始终坚持根据查找区间的定义来做边界处理。 + +区间的定义就是不变量,那么在循环中坚持根据查找区间的定义来做边界处理,就是循环不变量规则。 + +本篇根据两种常见的区间定义,给出了两种二分法的写法,每一个边界为什么这么处理,都根据区间的定义做了详细介绍。 + +相信看完本篇应该对二分法有更深刻的理解了。 + +## 相关题目推荐 + +* [35.搜索插入位置](https://mp.weixin.qq.com/s/fCf5QbPDtE6SSlZ1yh_q8Q) +* 34.在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置 +* 69.x 的平方根 +* 367.有效的完全平方数 + + + +------------------------ + +* 微信:[程序员Carl](https://mp.weixin.qq.com/s/b66DFkOp8OOxdZC_xLZxfw) +* B站:[代码随想录](https://space.bilibili.com/525438321) +* 知识星球:[代码随想录](https://mp.weixin.qq.com/s/QVF6upVMSbgvZy8lHZS3CQ) + +![](https://img-blog.csdnimg.cn/20210416110157800.png) + diff --git a/problems/周总结/20201030回溯周末总结.md b/problems/周总结/20201030回溯周末总结.md new file mode 100644 index 00000000..070b1abf --- /dev/null +++ b/problems/周总结/20201030回溯周末总结.md @@ -0,0 +1,113 @@ +

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+ +## 周一 + +本周我们正式开始了回溯算法系列,那么首先当然是概述。 + +在[关于回溯算法,你该了解这些!](https://mp.weixin.qq.com/s/gjSgJbNbd1eAA5WkA-HeWw)中介绍了什么是回溯,回溯法的效率,回溯法解决的问题以及回溯法模板。 + +**回溯是递归的副产品,只要有递归就会有回溯**。 + +回溯法就是暴力搜索,并不是什么高效的算法,最多在剪枝一下。 + +回溯算法能解决如下问题: + +* 组合问题:N个数里面按一定规则找出k个数的集合 +* 排列问题:N个数按一定规则全排列,有几种排列方式 +* 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 +* 棋盘问题:N皇后,解数独等等 + +是不是感觉回溯算法有点厉害了。 + +回溯法确实不好理解,所以需要把回溯法抽象为一个图形来理解就容易多了,每一道回溯法的题目都可以抽象为树形结构。 + +针对很多同学都写不好回溯,我在[关于回溯算法,你该了解这些!](https://mp.weixin.qq.com/s/gjSgJbNbd1eAA5WkA-HeWw)用回溯三部曲,分析了回溯算法,并给出了回溯法的模板。 + +这个模板会伴随整个回溯法系列! + +## 周二 + + +在[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)中,我们开始用回溯法解决第一道题目,组合问题。 + +我在文中开始的时候给大家列举k层for循环例子,进而得出都是同样是暴利解法,为什么要用回溯法。 + +**此时大家应该深有体会回溯法的魅力,用递归控制for循环嵌套的数量!** + +本题我把回溯问题抽象为树形结构,可以直观的看出其搜索的过程:**for循环横向遍历,递归纵向遍历,回溯不断调整结果集**。 + +## 周三 + +针对[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)还可以做剪枝的操作。 + +在[回溯算法:组合问题再剪剪枝](https://mp.weixin.qq.com/s/Ri7spcJMUmph4c6XjPWXQA)中把回溯法代码做了剪枝优化,在文中我依然把问题抽象为一个树形结构,大家可以一目了然剪的究竟是哪里。 + +**剪枝精髓是:for循环在寻找起点的时候要有一个范围,如果这个起点到集合终止之间的元素已经不够 题目要求的k个元素了,就没有必要搜索了**。 + +## 周四 + +在[回溯算法:求组合总和!](https://mp.weixin.qq.com/s/HX7WW6ixbFZJASkRnCTC3w)中,相当于 [回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)加了一个元素总和的限制。 + +整体思路还是一样的,本题的剪枝会好想一些,即:**已选元素总和如果已经大于n(题中要求的和)了,那么往后遍历就没有意义了,直接剪掉**。 + +在本题中,依然还可以有一个剪枝,就是[回溯算法:组合问题再剪剪枝](https://mp.weixin.qq.com/s/Ri7spcJMUmph4c6XjPWXQA)中提到的,对for循环选择的起始范围的剪枝。 + +所以,剪枝的代码,可以把for循环,加上 `i <= 9 - (k - path.size()) + 1` 的限制! + +组合总和问题还有一些花样,下周还会介绍到。 + +## 周五 + +在[回溯算法:电话号码的字母组合](https://mp.weixin.qq.com/s/e2ua2cmkE_vpYjM3j6HY0A)中,开始用多个集合来求组合,还是熟悉的模板题目,但是有一些细节。 + +例如这里for循环,可不像是在 [回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)和[回溯算法:求组合总和!](https://mp.weixin.qq.com/s/HX7WW6ixbFZJASkRnCTC3w)中从startIndex开始遍历的。 + +**因为本题每一个数字代表的是不同集合,也就是求不同集合之间的组合,而[回溯算法:求组合问题!](https://mp.weixin.qq.com/s/OnBjbLzuipWz_u4QfmgcqQ)和[回溯算法:求组合总和!](https://mp.weixin.qq.com/s/HX7WW6ixbFZJASkRnCTC3w)都是是求同一个集合中的组合!** + +如果大家在现场面试的时候,一定要注意各种输入异常的情况,例如本题输入1 * #按键。 + +其实本题不算难,但也处处是细节,还是要反复琢磨。 + +## 周六 + +因为之前链表系列没有写总结,虽然链表系列已经是两个月前的事情,但还是有必要补一下。 + +所以给出[链表:总结篇!](https://mp.weixin.qq.com/s/vK0JjSTHfpAbs8evz5hH8A),这里对之前链表理论基础和经典题目进行了总结。 + +同时对[链表:环找到了,那入口呢?](https://mp.weixin.qq.com/s/_QVP3IkRZWx9zIpQRgajzA)中求环入口的问题又进行了补充证明,可以说把环形链表的方方面面都讲的很通透了,大家如果没有做过环形链表的题目一定要去做一做。 + +## 总结 + +相信通过这一周对回溯法的学习,大家已经掌握其题本套路了,也不会对回溯法那么畏惧了。 + +回溯法抽象为树形结构后,其遍历过程就是:**for循环横向遍历,递归纵向遍历,回溯不断调整结果集**。 + +这个是我做了很多回溯的题目,不断摸索其规律才总结出来的。 + +对于回溯法的整体框架,网上搜的文章这块一般都说不清楚,按照天上掉下来的代码对着讲解,不知道究竟是怎么来的,也不知道为什么要这么写。 + +所以,录友们刚开始学回溯法,起跑姿势就很标准了,哈哈。 + +下周依然是回溯法,难度又要上升一个台阶了。 + +最后祝录友们周末愉快! + +**如果感觉「代码随想录」不错,就分享给身边的同学朋友吧,一起来学习算法!** + + + +------------------------ + +* B站:[代码随想录](https://space.bilibili.com/525438321) +* 知乎:[代码随想录](https://www.zhihu.com/people/sun-xiu-yang-64) + +![](https://img-blog.csdnimg.cn/20210416110157800.png) +