算法入门——递归 / 回溯(二)

我的解法都不靠近回溯思想😕
单纯记录下这能有的解法,以后深入理解回溯回头看看🧐

一、组合

递归、DFS

n选k个的组合

n必须大于k

  • 递归条件
    • 结束:k=1,将n选1,添加到结果列表中
    • 递归调用:k大于1,循环调用自己(n-1,k-1)
      • 调用返回后:结果列表ans尾部添加了(n-1,k-1)的结果,这次调用添加的结果每个都要加上n,因为在该次函数中,是n选k,那么需要从队列尾部中开始遍历长度为k-1 的结果加上n
  • 例如:4 选 3


  • 例如:5 选 3的循环:

    • n = 5,k = 3
    • 调用函数:4 选 2 的循环开始:
      • n = 4, k = 2
      • 第一次循环:3 选 1:ans = [[1], [2], [3]]
      • 调用结束,返回,处理后:ans = [[1,4], [2,4], [3,4]]
      • n = 3, k = 2
      • 第二次循环:2 选 1:ans = [[1,4], [2,4], [3,4], [1], [2]]
      • 调用结束,返回,处理后:ans = [[1,4], [2,4], [3,4], [1,3], [2,3]]
      • n = 2, k = 2
      • 第三次循环:1 选 1:ans = [[1,4], [2,4], [3,4], [1,3], [2,3], [1]]
      • 调用结束,返回,处理后:ans = [[1,4], [2,4], [3,4], [1,3], [2,3], [1,2]]
      • n = 1
      • 第四次循环:0 选 1,函数调用结束
      • n = 0,退出循环
    • 4 选 2 调用返回:ans = [[1,4], [2,4], [3,4], [1,3], [2,3], [1,2]]
    • 处理ans得:ans = [[1,4,5], [2,4,5], [3,4,5], [1,3,5], [2,3,5], [1,2,5]]
    • n = 4,下一次循环
    • 调用函数:3 选 2
      • n = 3, k = 2
      • 第一次循环:调用函数:2 选 1
      • 调用结束返回:ans = [[1,4,5], [2,4,5], [3,4,5], [1,3,5], [2,3,5], [1,2,5], [1], [2]]
      • 处理:ans = [[1,4,5], [2,4,5], [3,4,5], [1,3,5], [2,3,5], [1,2,5], [1,3], [2,3]]
      • n = 2, k = 2
      • 第二次循环:调用函数 1 选 1
      • 调用结束返回:ans = [[1,4,5], [2,4,5], [3,4,5], [1,3,5], [2,3,5], [1,2,5], [1,3], [2,3], [1]]
      • 处理:ans = [[1,4,5], [2,4,5], [3,4,5], [1,3,5], [2,3,5], [1,2,5], [1,3], [2,3], [1,2]]
      • n=1
      • 第三次循环:调用函数 0 选 1:调用结束
      • n=0,结束循环
    • 返回:ans = [[1,4,5], [2,4,5], [3,4,5], [1,3,5], [2,3,5], [1,2,5], [1,3], [2,3], [1,2]]
    • 处理:ans = [[1,4,5], [2,4,5], [3,4,5], [1,3,5], [2,3,5], [1,2,5], [1,3,4], [2,3,4], [1,2,4]]
    • n = 3,下一次循环
    • 调用函数:2 选 2
      • n = 2, , k = 2
      • 第一次循环:调用函数 1 选 1
      • 返回:ans = [[1,4,5], [2,4,5], [3,4,5], [1,3,5], [2,3,5], [1,2,5], [1,3,4], [2,3,4], [1,2,4], [1]].
      • 处理:ans = [[1,4,5], [2,4,5], [3,4,5], [1,3,5], [2,3,5], [1,2,5], [1,3,4], [2,3,4], [1,2,4], [1,2]]
      • n = 1
      • 第二次循环:0选1 函数调用结束
      • n = 0 结束循环
    • 返回 ans = [[1,4,5], [2,4,5], [3,4,5], [1,3,5], [2,3,5], [1,2,5], [1,3,4], [2,3,4], [1,2,4], [1,2]]
    • 处理:ans = [[1,4,5], [2,4,5], [3,4,5], [1,3,5], [2,3,5], [1,2,5], [1,3,4], [2,3,4], [1,2,4], [1,2,3]]
    • n = 2, k = 2
    • 调用函数 :1选2返回
    • n = 1, k = 2
    • 调用函数:0 选 2 返回
    • n = 0 ,退出循环
class Solution {

    private List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();

    public List<List<Integer>> combine(int n, int k) {
        if(n >= k) {
            if(k == 1) {
                for(int i = n; i > 0; i--) {
                    List<Integer> temp = new ArrayList<Integer>();
                    temp.add(i);
                    ans.add(temp);//在列表最后面追加新组合的数字
                }
            } else {
                while(n > 0 && k > 1) {
                    combine(n - 1, k - 1);//循环调用
                    for(int i = ans.size() - 1; i >= 0; i--) {//将n加入,是为新组合
                        List<Integer> temp = ans.get(i);
                        if(temp.size() == k - 1) {
                            temp.add(n);
                        } else {
                            i = -1;//不是 k - 1 个数,说明不是新组合,不处理前面的,赋值-1退出循环;虽然break就行,但这样更好
                        }
                    }
                    --n;
                }
            }
        }
        return ans;
    }
}

上述解法比较一般
学习回溯与剪枝:回溯算法 + 剪枝(Java) - 组合 - 力扣(LeetCode) (leetcode-cn.com)

二、全排列

循环遍历组织答案

  • 1 <= nums.length <= 6:数组不为空
    思路:

第一个数字直接入列表

外循环:循环数组从第二个数字开始

内循环:循环列表,组织新的全排列

组织:根据temp在其 size + 1 个位置添加上数组的 第 i 个元素,从而产生 size + 1 个结果存放到ans

class Solution {
    public List<List<Integer>> permute(int[] nums) {
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
        List<Integer> temp = new ArrayList<>();//暂存ans的元素
        temp.add(nums[0]);
        ans.add(temp);
        for(int i = 1; i < nums.length; i++) {
            int j = ans.size() - 1;//未开始循环(上一次循环的ans结果长度),-1作为下标,从后面开始获取
            while(j >= 0) {
                temp = ans.remove(j--);//删去下标为j的元素,返回给temp暂存,j自减
                for(int k = 0; k <= temp.size(); k++) {//根据temp的长度size,一共有size + 1 个位置插入 num[i]
                    List<Integer> t = new ArrayList<>(temp);
                    t.add(k, nums[i]);//将指定元素插入此列表中的指定位置
                    ans.add(t);
                }
            }
        }
        return ans;
    }
}

相似的题: 全排列 II
不同的是:数组有重复数字,那么组织过程可能会产生重复的排列,需要判断才能添加

class Solution {
    public List<List<Integer>> permuteUnique(int[] nums) {
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
        List<Integer> temp = new ArrayList<>();
        temp.add(nums[0]);
        ans.add(temp);
        for(int i = 1; i < nums.length; i++) {
            int j = ans.size() - 1;
            while(j >= 0) {
                temp = ans.remove(j--);
                for(int k = 0; k <= temp.size(); k++) {
                    List<Integer> t = new ArrayList<>(temp);
                    t.add(k, nums[i]);
                    if(!ans.contains(t)) {
                        ans.add(t);
                    }
                }
            }
        }
        return ans;
    }
}

学习回溯:回溯算法入门级详解 + 练习

三、字母大小写全排列

将字符串添加到列表
遍历字符串
如果当前下标是字母

就遍历列表中已有的所有的字符串,将当前下标的字母转换大小写再添加到队列

下标自增

class Solution {
    private static final int DV = 'a' - 'A';//difference value

    public List<String> letterCasePermutation(String s) {
        List<String> ans = new ArrayList<String>();
        ans.add(s);
        for(int i = 0; i < s.length(); i++) {
            int flag = -1;
            if((flag = checkUpperOrLower(s.charAt(i))) != -1) {
                int size = ans.size();
                if(flag == 0) {//是小写字母,转大写
                    while(size > 0) {
                        char[] sarry = ans.get(--size).toCharArray();
                        sarry[i] = (char)(sarry[i] - DV);//int向下转型char,需要强制转换
                        ans.add(new String(sarry));
                    }
                } else {//是大小字母,转小写
                    while(size > 0) {
                        char[] sarry = ans.get(--size).toCharArray();
                        sarry[i] = (char)(sarry[i] + DV);//int向下转型char,需要强制转换
                        ans.add(new String(sarry));
                    }
                }
            }
        }
        return ans;
    }

    private int checkUpperOrLower(char t) {
        if(t >= 'a' && t <= 'z') {//是小写字母
            return 0;
        } else if(t >= 'A' && t <= 'Z') {//是大小字母
            return 1;
        }
        return -1;//is number
    }

}

3种回溯解法 - 字母大小写全排列

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