心路历程:
一开始看到有点懵,后来发现有点像按照一定规则穷举所有可能情况,想到了排列组合问题,再结合问题长度不固定,无法用已知个for循环表示,从而想到了回溯。这个题相当于需要在一定规则下枚举。
按照回溯的模板,递归循环是整个字符串s,for循环是候选集合。候选集合为第i个元素 “选” 或者 “不选” ,按照这个思路,其实就已经可以把所有可能组成的情况给遍历到,然后再从所有结果里搜集满足条件的即可。
这道题在回溯问题里很有代表性,考察了很多点,包括怎么对排列问题进行建模(选or不选)、如何判断满足括号条件(栈)、如何剪枝。一开始把问题想简单了,导致写完之后花了很长时间解决未通过的案例,这里面还是有一些细节需要考虑的,比如任何回溯都得在递归函数调用结束后“恢复现场”。
注意的点:
1、回溯算法在记录path时一定要记得copy
2、回溯函数中任何递归调用后都得恢复路径,比如这个问题里遇到字母时,虽然形成的树只有一个分支,但是返回后也得恢复path才行;当时第一次想这个问题以为单分支不用恢复路径导致de了半天bug。还是需要理解回溯是遍历边这个概念。
3、剪枝的判断直接返回就行,把剪枝的部分当作不需要记录path的终止条件即可。
4、每个节点候选集合都有空字符串和括号两个选择,需要遍历,没法贪婪地认为有括号选括号,因为需要考虑所有的组合。
5、注意题目中找的是删除最少括号后的所有可能组合,也就是最长的合法解,并且不能包含重复元素。
感悟:
1、算法题主要考察两类能力:一是对问题进行建模的能力;二是逻辑条件的想全能力。很多时候知道问题大概怎么做,但是具体想各种情况时还是会漏掉一些情况或者想错一些情况。
2、回溯问题debug可以从打印路径和候选集合的角度寻找错误。
3、很多算法中循环的建模思路都可以按照’选‘or’不选‘ 或者 ’选哪个‘的思路考虑,尤其在回溯、递归、动态规划等问题上,可以建模为决策问题。这一点其实和DRL在求解组合优化问题时的两类动作建模思路是一致的。
解法:
这道题有两个思路:思路一:剪枝+选择后序有可能形成最长路径;解法二:剪枝+找到所有的+判断满足条件的最长的。第二个可能更清晰,不过由于刚做完括号的题所以按照第一个思路写的AC解:
class Solution:
def removeInvalidParentheses(self, s: str) -> List[str]:
from collections import Counter
path = []
res = []
n = len(s)
kuohaos = ['(', ')']
mystack = Mystack()
maxlen = 0
def dfs(i): # i代表遍历字符串的第i个元素
# nonlocal s, n, res, path, mystack # 这一行可有可无
nonlocal maxlen # 这一行必须有
# 剪枝:把一些不可能更长的去掉;
if (n - len(path)) + len(''.join(path)) < maxlen:
return
if i == n:
string = ''.join(path.copy())
maxlen = max(maxlen, len(string))
res.append(string)
return
if s[i] not in kuohaos:
path.append(s[i])
dfs(i+1)
path.pop() # 这块也得回溯!!!!!!!
else:
candidate = [""]
# 看第i个括号能不能选即可
if s[i] == '(': # 后面)的数量大于等于栈长+1就可以选
c = Counter(s[i+1:] + ')') # +1防止为空
# print(mystack.sk, c[')'], mystack.len())
if c[')'] - 1 >= mystack.len() + 1:
candidate.append("(")
elif s[i] == ')': # 栈里有左括号
if mystack.len() > 0:
candidate.append(')')
else:
assert False, s[i]
for each in candidate:
# print(each, path, i)
path.append(each) # path 怎么会这么长?
# 维护一下栈
if each != "":
mystack.append(each)
dfs(i+1)
path.pop()
if each != "":
mystack.pop(each)
dfs(0)
# 返回res里最长的
lengths = [len(eve) for eve in res]
res = [eve for eve in res if len(eve) == max(lengths)]
return list(set(res)) # 需要去重
class Mystack:
def __init__(self):
from collections import deque
self.sk = deque()
def pop(self, ele):
if ele == '(':
self.sk.pop()
elif ele == ')':
self.sk.append('(')
else:
assert False, ele
def append(self, ele):
if ele == '(':
self.sk.append('(')
elif ele == ')':
assert len(self.sk) != 0
self.sk.pop()
else:
assert False, ele
def len(self):
return len(self.sk)