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[数据结构与算法]【Leetcode HOT100】组合总和 c++

题目描述:

给你一个 无重复元素 的整数数组 candidates 和一个目标整数 target ,找出 candidates 中可以使数字和为目标数 target 的 所有 不同组合 ,并以列表形式返回。你可以按 任意顺序 返回这些组合。

candidates 中的 同一个 数字可以 无限制重复被选取 。如果至少一个数字的被选数量不同,则两种组合是不同的。

对于给定的输入,保证和为 target 的不同组合数少于 150 个。

示例1:

输入:candidates = [2,3,6,7], target = 7
输出:[[2,2,3],[7]]
解释:
2 和 3 可以形成一组候选,2 + 2 + 3 = 7 。注意 2 可以使用多次。
7 也是一个候选, 7 = 7 。
仅有这两种组合。

示例2:

输入: candidates = [2,3,5], target = 8
输出: [[2,2,2,2],[2,3,3],[3,5]]

示例3:

输入: candidates = [2], target = 1
输出: []

提示:

1 <= candidates.length <= 30
1 <= candidates[i] <= 200
candidate 中的每个元素都 互不相同
1 <= target <= 500

方法1 回溯 c++代码:

class Solution {
public:
    void dfs(vector<int> candidates, int n, int temp, int target, vector<int> &temp_res, vector<vector<int>> &res){
        //当前回溯深度等于n(已经查找到数组最后一个数),结束
        if(temp==n)return;
        //如果已经凑得target(剩余要凑的target=0),记录当前解,返回上一级回溯
        if(target == 0){
            res.emplace_back(temp_res);
            return;
        }
        //否则继续查找
        dfs(candidates,n,temp+1,target,temp_res,res); //第一种方案:跳过candidates[temp], 直接考虑下一个数字
        //第二种方案:选择candidates[temp]
        if(target - candidates[temp] >= 0){ //若当前数字不够凑target,还要继续在后面的数字中回溯查找
            temp_res.push_back(candidates[temp]); //当前解中先记录当前数字
            dfs(candidates,n,temp,target-candidates[temp],temp_res,res); //选择temp并继续回溯,凑target-candidates[temp],!!!!每个数字可以被无限制重复选取,因此搜索的下标仍为temp而不是temp+1
            temp_res.pop_back(); //若向后回溯过程中凑成功得到了解,会把temp_res记录在res中,但若回溯中没有找到解说明当前candidates[temp]不能要,需要恢复temp_res,把candidates[temp] pop掉
        }
    }
    //组合数很大的问题,搜索可行解:使用回溯法(深度优先搜索)
    vector<vector<int>> combinationSum(vector<int>& candidates, int target) {
        int n = candidates.size();
        vector<int> temp_res; //记录每一次找到的解
        vector<vector<int>> res;  //记录所有的解
        //从数组第0个元素开始回溯查找,每次找到的解保存在temp_res,所有的解保存在res
        dfs(candidates,n,0,target,temp_res,res); 
        return res;
    }
};

因为只是回溯,没有剪枝所,相当于暴力搜索,所以速度很慢。
在这里插入图片描述

方法2 回溯+剪枝 c++代码:

class Solution {
public:
    void dfs(vector<int> candidates, int n, int temp, int target, vector<int> &temp_res, vector<vector<int>> &res){
        if(temp==n)return;
        if(target == 0){
            res.emplace_back(temp_res);
            return;
        }
        for(int i=temp;i<n;i++){
            //不可能向后找到解,剪枝!
            if(target-candidates[i] < 0)break;
            //否则选择i 继续向后回溯
            temp_res.push_back(candidates[i]);
            dfs(candidates,n,i,target-candidates[i],temp_res,res); 
            //回溯后恢复
            temp_res.pop_back(); 
        }
    }
    //组合数很大的问题,搜索可行解:使用回溯法(深度优先搜索)
    vector<vector<int>> combinationSum(vector<int>& candidates, int target) {
        int n = candidates.size();
        //为了方便剪枝,先对数组从小到大排序
        sort(candidates.begin(),candidates.end());
        vector<int> temp_res; //记录每一次找到的解
        vector<vector<int>> res;  //记录所有的解
        dfs(candidates,n,0,target,temp_res,res); 
        return res;
    }
};

对回溯进行剪枝:

在对数组中的数字进行判断是否可以作为解的其中一个加数时,若对数组提前从小到大排序,那么当target-candidates[i] < 0时:就可以判定这之后所有的数字都将大于要凑的target,即不可能有解可以不再回溯直接退出搜索。这一节省不必要的回溯的操作叫“剪枝”。

在这里插入图片描述

总结:

回溯法

使用场景:当问题的组合数较大,需要找到一个最优解或找到多个解时,使用回溯法。

实现方法:使用深度优先搜索DFS,具体的可以使用递归,也可以使用for循环迭代实现。

提高速度:剪枝,以避免无效搜索。具体使用两种函数——限界函数(得不到最优解),**约束函数(剪去不符合要求的子树)**进行剪枝。

注意:

此题限定每个数字都可以被重复使用,所以若选择当前数字candidats[temp],下一次dfs的参数仍为temp而不是temp+1

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加:2022-07-17 16:48:39  更:2022-07-17 16:52:22 
 
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