五大常用算法之回溯法

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了五大常用算法之回溯法相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

1、概念

      回溯算法实际上一个类似枚举的搜索尝试过程,主要是在搜索尝试过程中寻找问题的解,当发现已不满足求解条件时,就“回溯”返回,尝试别的路径。

   回溯法是一种选优搜索法,按选优条件向前搜索,以达到目标。但当探索到某一步时,发现原先选择并不优或达不到目标,就退回一步重新选择,这种走不通就退回再走的技术为回溯法,而满足回溯条件的某个状态的点称为“回溯点”。

     许多复杂的,规模较大的问题都可以使用回溯法,有“通用解题方法”的美称。

2、基本思想

   在包含问题的所有解的解空间树中,按照深度优先搜索的策略,从根结点出发深度探索解空间树。当探索到某一结点时,要先判断该结点是否包含问题的解,如果包含,就从该结点出发继续探索下去,如果该结点不包含问题的解,则逐层向其祖先结点回溯。(其实回溯法就是对隐式图的深度优先搜索算法)。

       若用回溯法求问题的所有解时,要回溯到根,且根结点的所有可行的子树都要已被搜索遍才结束。

       而若使用回溯法求任一个解时,只要搜索到问题的一个解就可以结束。

3、用回溯法解题的一般步骤:

    (1)针对所给问题,确定问题的解空间:

            首先应明确定义问题的解空间,问题的解空间应至少包含问题的一个(最优)解。

    (2)确定结点的扩展搜索规则

    (3)以深度优先方式搜索解空间,并在搜索过程中用剪枝函数避免无效搜索。

4、算法框架

     (1)问题框架

      设问题的解是一个n维向量(a1,a2,………,an),约束条件是ai(i=1,2,3,…..,n)之间满足某种条件,记为f(ai)。

     (2)非递归回溯框架

   1:int a[n],i;
   2:初始化数组a[];
   3: i = 1;
   4: while (i>0(有路可走)   and  (未达到目标))  // 还未回溯到头
   5: {
   6:     if(i > n)                                              // 搜索到叶结点
   7:     {   
   8:           搜索到一个解,输出;
   9:     }
  10:     else                                                   // 处理第i个元素
  11:     { 
  12:           a[i]第一个可能的值;
  13:           while(a[i]在不满足约束条件且在搜索空间内)
  14:           {
  15:               a[i]下一个可能的值;
  16:           }
  17:           if(a[i]在搜索空间内)
  18:          {
  19:               标识占用的资源;
  20:               i = i+1;                              // 扩展下一个结点
  21:          }
  22:          else 
  23:         {
  24:               清理所占的状态空间;            // 回溯
  25:               i = i –1; 
  26:          }
  27: }

(3)递归的算法框架

         回溯法是对解空间的深度优先搜索,在一般情况下使用递归函数来实现回溯法比较简单,其中i为搜索的深度,框架如下:

   1: int a[n];
   2: try(int i)
   3: {
   4:     if(i>n)
   5:        输出结果;
   6:      else
   7:     {
   8:        for(j = 下界; j <= 上界; j=j+1)  // 枚举i所有可能的路径
   9:        {
  10:            if(fun(j))                 // 满足限界函数和约束条件
  11:              {
  12:                 a[i] = j;
  13:               ...                         // 其他操作
  14:                 try(i+1);
  15:               回溯前的清理工作(如a[i]置空值等);
  16:               }
  17:          }
  18:      }
  19: }

自学中的烦脑:

 1.买好多本书,基本上每本都看到30页就看不下去了,问题太多,无法入门。

 2.百度下载好多好多视频,看了又看,根本不知道为什么这样实现的。
 3.学会了点基础,随便网络上下载几个项目来研究,不懂就问朋友、老师等,然后就自认为学会了。
 4.在这个世界上哪怕是亲兄弟也不可能一天到晚不上班专门教你学习编程语言。 
 以上的学习方法其实给学员造成很大的学习困扰:无从入手、基础上徘徊、不懂编程思想,百题缠身,更加不要说项目开发技术了。


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以上是关于五大常用算法之回溯法的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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