首先,回溯算法与递归的关系:回溯与递归相辅相成 递归函数下面做回溯操作

回溯法都可以抽象为一个树形结构 n叉树

回溯法解决的都是在集合中递归查找子集,集合的大小就构成了树的宽度,递归的深度,都构成的树的深度

回溯算法中的组合问题

如下图所示

java回溯现象 java回溯算法_java回溯现象

需要定义两个全局变量

单层搜索的过程

for循环用来横向遍历,递归的过程就是纵向遍历

for循环每次从startIndex开始遍历,然后用path保存取到的节点i。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。

剪枝优化

回溯算法虽然是暴力解法,但也可以进行剪枝优化。

for循环的优化 在集合n中至多要从该起始位置:n-(k-path.size())+1

完整代码如下:

class Solution {
    List<List<Integer>> result =new ArrayList<>();
    LinkedList<Integer> path=new LinkedList<>();
    public List<List<Integer>> combine(int n, int k) {
        backtracking(n,k,1);
        return result;
    }
    private void backtracking(int n,int k,int startIndex){
        if(path.size()==k){
            result.add(new ArrayList<>(path));
            return;
        }
        for(int i=startIndex;i<=n-(k-path.size())+1;i++){
            path.add(i);
            backtracking(n,k,i+1);
            path.removeLast();
        }
    }
}

组合总和 III

本题在上题的基础上做简单修改

本题树的宽度为9,因为只能使用数字19

树的深度为k个数为k的组合

剪枝优化 for循环范围 i<=9-(k-path.size())+1

         If sum>目标数 直接返回 剪枝操作(不要遗漏)

完整代码如下:

class Solution {
List<List<Integer>> result=new ArrayList<>();
LinkedList<Integer> path=new LinkedList<>();
public List<List<Integer>> combinationSum3(int k, int n) {
backtracking(k,n,0,1);
return result;
}
private void backtracking(int k,int n,int sum,int startIndex){
    if(sum>n) return;
if(path.size()==k){
if(sum==n){
result.add(new ArrayList<>(path));
return;
}
}
for(int i=startIndex;i<=9-(k-path.size())+1;i++){
path.add(i);
sum+=i;
backtracking(k,n,sum,i+1);

path.removeLast();
sum-=i;
}
}
}

电话号码的字母组合

首先需要考虑数字和字母如何映射可以使用map或者定义一个二维数组

然后,通过回溯法来解决n个for循环的问题。

本题树的深度,就是输入数字的长度 如输入“23”则深度为2

回溯三部曲:

  1. 确定回溯参数

          字符串s收集叶子节点的结果 

          字符串数组result保存

         这两个变量依然定义为全局

         参数:string digits 

         int index  此题的index是记录遍历第几个数字了即遍历digits即深度,而不是前两题的startIndex宽度了

  2.  确定终止条件

       若index==digits.size() 收集结果结束本层递归

3.  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

本题与前两题不同,前两题是求同一个集合中的组合

                  而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。

完整代码如下:

class Solution {
    List<String> list =new ArrayList<>();
    public List<String> letterCombinations(String digits) {
        if(digits==null||digits.length()==0){
            return list;
        }
        String[] numString={"","","abc","def","ghi","jkl","mno","pqrs","tuv","wxyz"};
        backtracking(digits,numString,0);
        return list;
    }
    StringBuilder sb=new StringBuilder();
    private void backtracking(String digits,String[] numString,int index){
        if(index==digits.length()){
            list.add(sb.toString());
            return;
        }
        String str =numString[digits.charAt(index)-'0'];
        for(int i=0;i<str.length();i++){
            sb.append(str.charAt(i));
            backtracking(digits,numString,index+1);
            sb.deleteCharAt(sb.length()-1);
        }

    }
}

代码中遇到charAt -‘0’

-‘0’其实是减去0的ASCLL码(48),只有减去48,才能得到第一个数:1