一、回溯法
1. 定义
有一类问题,我们不知道它明确的计算法则。而是先进行试探,试探到最终状况,发现不满足问题的要求,则回溯到上一个状态继续试探。这种不断试探和回溯的思想,称为回溯法(Back Track Method)
回溯法是在包含问题的所有可能解的解空间树中,从根结点出发,按照深度优先的策略进行搜索,对于解空间树的某个结点,若满足约束条件,则进入该子树继续搜索,否则将以该结点为根结点的子树进行剪枝。
此类问题包括:求最优解、一组解、全部解。例如八皇后问题
举个小例子
我们肯定都玩过迷宫游戏吧,比较复杂的迷宫,肯定是不可能第一遍就直接过了,只能一步一步地进行尝试。当走到一个死胡同时,只能退回到上一个分岔口进行重新选择。数独游戏也是这样的,对于一个不确定的方格,我们就会先将这个方格可能出现的问题记录下来,一个一个地尝试,直到得到正确解。有着“通用解”称呼所以,回溯算法就是类似于枚举的算法,将这一步的所以可能性一个一个地进行尝试。上边迷宫中的分岔口和数独中的可能出现多个数字的方格就是“回溯点”
2. 回溯的算法思想
一直往下走,然后再一步步往回走。
面对一个问题,每一步有多种做法。先做其中一个做法,然后再此基础上一直做下去,把这个做法的所有可能全部做完,再回来,做第二种做法。
3. 回溯法实质
它的求解过程实质上是先序遍历一棵“状态树”的过程。只不过,这棵树不是遍历前预先建立的,而是隐含在遍历过程中。如果认识到这点,很多问题的递归过程设计也就迎刃而解了。
4. 例子
深度优先搜索
求一个序列的幂集
八皇后问题
涂色问题
二、回溯与递归的区别
回溯这个算法思想可以由递归这个算法结构来实现
递归 | 回溯 |
---|---|
是一种算法结构 | 是一种算法思想,可以用递归来实现 |
递归即是自己调用自己或间接调用自己 | 回溯就是一种试探,类似于穷举,但是回溯比穷举少很多计算量,俗称剪枝 |
例如计算阶乘问题:n ! = ( n − 1 ) ! ∗ n | 例如求和问题:给定7个数字(1、2、3、4、5、6、7),在7个数字中选几个数字,令它们的和等于8; 我们可以从小到大搜索,选择1+2+3+4=10>8,已经超过8,之后567就没必要继续了。此时就是一种搜索过程优化 |