LeetCode 回溯专题 4:组合问题 Combinations

再次体会分析递归结构的重要意义,画出树形图是关键。并且初步感知递归分支可以修建的情况。

例题:LeetCode 第 77 题

传送门:英文网址:77. Combinations ,中文网址:77. 组合

给定两个整数 nk,返回 1 ... n 中所有可能的 k 个数的组合。

示例:

?输入: n = 4, k = 2
输出:
[
  [2,4],
  [3,4],
  [2,3],
  [1,2],
  [1,3],
  [1,4],
]

分析:这道题画图分析的步骤非常关键,一定要画出递归树形图,我们才能清晰地得到解题的思路。下图展示了使用了回溯方法的代码执行流程。

求解关键:按顺序查找,已经用过的数字就不会再使用,因此不用设置 marked 数组。重点分析出遍历的 i 的上界是 n - (k - stack.size()) + 1

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LeetCode 第 77 题:组合-1

下面的图展示了如何分析出循环变量中 i 的上界。 (如果下面的图片太小,可以在图片上右键,选择“在新标签页中打开图片”,以查看大图。)

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LeetCode 第 77 题:组合-2

按照顺序来取,即搜索的路径是按照一定规律来的,就可以保证不重复。组合问题,不考虑顺序,但是我们在做的时候,要按顺序做。

Java 代码实现:按顺序查找,已经用过的数字就不会再使用,因此不用设置 used 数组。

public class Solution {

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

    public List<List<Integer>> combine(int n, int k) {
        if (n <= 0 && k <= 0 && k > n) {
            return result;
        }

        // 从 1 开始
        generateCombinations(n, k, 1, new ArrayList<>());
        return result;
    }

    /**
     * 从 [1,n] 中选出 k 个数,
     *
     * @param n     从 [1,n] 中选
     * @param k     选出的数字的个数
     * @param start 当前被选中的起始数字
     * @param pre   已经构成的数字列表
     */
    private void generateCombinations(int n, int k, int start, List<Integer> pre) {
        if (pre.size() == k) { // pre.size() == k
            result.add(new ArrayList<>(pre));
            return;
        }
        for (int i = start; i <= n; i++) {
            pre.add(i);
            generateCombinations(n, k, i + 1, pre);
            pre.remove(pre.size() - 1);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Solution solution = new Solution();
        List<List<Integer>> combine = solution.combine(4, 2);
        System.out.println(combine);
    }
}

这里还有一版代码是我练习的时候写的。

总结:

1、不管是排列问题还是组合问题,我们都要按照一定的顺序来找问题的解答,这里的"顺序"与"排列"是两个概念;

2、虽说是组合问题,但是按顺序查找的过程中已经排除了重复的可能性;

3、一定要与上一节排列问题对比来体会组合问题的求解:组合问题排除重复是体现在分支的过程中的,而排列问题解决重复须要借助一个数组。

其实,到这里虽然我们提交到 LeetCode 已经能 Accepted 了,但是,这个算法还有优化的空间。

(本节完)

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