五大常用算法: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:回溯法相关的知识,希望对你有一定的参考价值。


来源:红脸书生

cnblogs.com/steven_oyj/archive/2010/05/22/1741376.html

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


int a[n],

i;初始化数组a[];

i = 1;

while (i > 0(有路可走) and(未达到目标)) // 还未回溯到头

{

    if (i > n) // 搜索到叶结点

    {搜索到一个解,输出;

    } else // 处理第i个元素

    {

        a[i]第一个可能的值;

        while (a[i]在不满足约束条件且在搜索空间内) {

            a[i]下一个可能的值;

        }

        if (a[i]在搜索空间内) {

            19 : 标识占用的资源;20 : i = i + 1; // 扩展下一个结点  21:          }  22:          else  23:         {

            清理所占的状态空间; // 回溯25:               i = i –1;

        }

    }


(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:


int a[n];

try ( int i)

{

    if(i > n)

        输出结果;

    else

    {

        for( j = 下界 ; j <= 上界 ; j=j+1)

        {

            if( fun(j) )

            {

                a[i] = j;

                ...

                 try ( i + 1)

                  回溯前的清理工作(如 a[i] 置空值等);

            }

        }

    }

}



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