显示图: 明确给出了图中的各顶点及边 隐式图: 仅给出初始节点.目标节点及产生子节点的条件(一般有问题提议隐含给出)的情况下,构造一个图. 回溯法: 从初始状态出发,在隐式图中以深度优先的方式搜索问题的解.当发现不满足求解条件时,就回溯,尝试其他路径.通俗的说,回溯法就是一种能进则进,进不了就换,换不了就退的基本搜索方法. 回溯法的算法框架和思想: 1.回溯法的算法框架及思想 回溯法是一种搜索算法,解决问题时,首先应明确搜索范围,即问题所有可能解的组成范围.这个范围越小越好,且至少包含问题的一个

问题 将马放到国际象棋的8*8棋盘board上的某个方格中,马按走棋规则进行移动,走遍棋盘上的64个方格,要求每个方格进入且只进入一次,找出一种可行的方案. 分析 说明:这个图是5*5的棋盘. 图片来源:这里 类似于迷宫问题,只不过此问题的解长度固定为64 每到一格,就有[(-2,1),(-1,2),(1,2),(2,1),(2,-1),(1,-2),(-1,-2),(-2,-1)]顺时针8个方向可以选择. 走到一格称为走了一步,把每一步看作元素,8个方向看作这一步的状态空间. 套用回溯法子集树

问题 有面额10元.5元.2元.1元的硬币,数量分别为3个.5个.7个.12个.现在需要给顾客找零16元,要求硬币的个数最少,应该如何找零?或者指出该问题无解. 分析 元素--状态空间分析大法:四种面额的硬币看作4个元素,对应的数目看作各自的状态空间,遍历状态空间,其它的事情交给剪枝函数. 解的长度固定:4 解的编码:(x1,x2,x3,x4) 其中x1∈[0,1,2,3], x2∈[0,1,2,3,4,5], x3∈[0,1,2,...,7], x4∈[0,1,2,...,12] 求最优解,增

问题 某楼梯有n层台阶,每步只能走1级台阶,或2级台阶.从下向上爬楼梯,有多少种爬法? 分析 这个问题之前用分治法解决过.但是,这里我要用回溯法子集树模板解决它. 祭出元素-状态空间分析大法:每一步是一个元素,可走的步数[1,2]就是其状态空间.不难看出,元素不固定,状态空间固定. 直接上代码. 代码 '''爬楼梯''' n = 7 # 楼梯阶数 x = [] # 一个解(长度不固定,1-2数组,表示该步走的台阶数) X = [] # 一组解 # 冲突检测 def conflict(k): gl

作者:hhh5460 时间:2017年6月3日 用回溯法子集树模板解决了这么多问题,这里总结一下使用回溯法子集树模板的步骤: 1.确定元素及其状态空间(精髓) 对每一个元素,遍历它的状态空间,其它的事情交给剪枝函数!!!(正是这一点,使得它无愧于"通用解题法"这个称号!) 2.确定解的编码及解的长度是否固定 若解的长度固定,那么x[k] = i 若解的长度不固定,那么x.append(i) ... x.pop(i) 3.确定是求最优解,任一解,还是全部解 如果是求最优解,额外增加两个全

问题 输入 第1行:字符串A 第2行:字符串B (A,B的长度 <= 1000) 输出 输出最长的子序列,如果有多个,随意输出1个. 输入示例 belong cnblogs 输出示例 blog 分析 既然打算套用回溯法子集树模板,那就要祭出元素-状态空间分析大法. 以长度较小的字符串中的字符作为元素,以长度较大的字符串中的字符作为状态空间,对每一个元素,遍历它的状态空间,其它的事情交给剪枝函数!!! 解x的长度不固定,xi表示字符串b中的序号. 在处理每一个元素时,如果没有一个状态被选择(cnb

问题 图的m-着色判定问题 给定无向连通图G和m种不同的颜色.用这些颜色为图G的各顶点着色,每个顶点着一种颜色,是否有一种着色法使G中任意相邻的2个顶点着不同颜色? 图的m-着色优化问题 若一个图最少需要m种颜色才能使图中任意相邻的2个顶点着不同颜色,则称这个数m为该图的色数.求一个图的最小色数m的问题称为m-着色优化问题. 分析 解的长度是固定的,n.若x为本问题的一个解,则x[i]表示第i个节点的涂色编号. 可以将m种颜色看作每个节点的状态空间.每到一个节点,遍历所有颜色,剪枝,回溯. 不难

问题 旅行商问题(Traveling Salesman Problem,TSP)是旅行商要到若干个城市旅行,各城市之间的费用是已知的,为了节省费用,旅行商决定从所在城市出发,到每个城市旅行一次后返回初始城市,问他应选择什么样的路线才能使所走的总费用最短? 分析 此问题可描述如下:G=(V,E)是带权的有向图,找到包含V中每个结点一个有向环,亦即一条周游路线,使得这个有向环上所有边成本之和最小. 这个问题与前一篇文章的区别就是,本题是带权的图.只要一点小小的修改即可. 解的长度是固定的n+1. 对

问题 一个图: A --> B A --> C B --> C B --> D B --> E C --> A C --> D D --> C E --> F F --> C F --> D 从图中的一个节点E出发,不重复地经过所有其它节点后,回到出发节点E,称为一条路径.请找出所有可能的路径. 分析 将这个图可视化如下: 本问题涉及到图,那首先要考虑图用那种存储结构表示.邻接矩阵.邻接表....都不太熟. 百度一下,在这里发现了一个最爱.

问题 给定N个物品和一个背包.物品i的重量是Wi,其价值位Vi ,背包的容量为C.问应该如何选择装入背包的物品,使得放入背包的物品的总价值为最大? 分析 显然,放入背包的物品,是N个物品的所有子集的其中之一.N个物品中每一个物品,都有选择.不选择两种状态.因此,只需要对每一个物品的这两种状态进行遍历. 解是一个长度固定的N元0,1数组. 套用回溯法子集树模板,做起来不要太爽!!! 代码 '''0-1背包问题''' n = 3 # 物品数量 c = 30 # 包的载重量 w = [20, 15,

赫夫曼树及其应用 赫夫曼(Huffman)树又称最优树,是一类带权路径长度最短的树,有着广泛的应用. 最优二叉树(Huffman树) 1 基本概念 ① 结点路径:从树中一个结点到另一个结点的之间的分支构成这两个结点之间的路径. ② 路径长度:结点路径上的分支数目称为路径长度. ③ 树的路径长度:从树根到每一个结点的路径长度之和. 以下图为例: A到F :结点路径 AEF : 路径长度(即边的数目) 2 : 树的路径长度:3*1+5*2+2*3=19: ④ 结点的带权路径长度:从该结点的到树的根结

问题 给定 n 个作业,每一个作业都有两项子任务需要分别在两台机器上完成.每一个作业必须先由机器1 处理,然后由机器2处理. 试设计一个算法找出完成这n个任务的最佳调度,使其机器2完成各作业时间之和达到最小. 分析: 看一个具体的例子: tji 机器1 机器2 作业1 2 1 作业2 3 1 作业3 2 3 最优调度顺序:1 3 2 处理时间:18 这3个作业的6种可能的调度方案是1,2,3:1,3,2:2,1,3:2,3,1:3,1,2:3,2,1: 它们所相应的完成时间和分别是19,18,2

问题 在河的左岸有N个传教士.N个野人和一条船,传教士们想用这条船把所有人都运过河去,但有以下条件限制: (1)修道士和野人都会划船,但船每次最多只能运M个人: (2)在任何岸边以及船上,野人数目都不能超过修道士,否则修道士会被野人吃掉. 假定野人会服从任何一种过河安排,请规划出一个确保修道士安全过河的计划. 分析 百度一下,网上全是用左岸的传教士和野人人数以及船的位置这样一个三元组作为状态,进行考虑,千篇一律. 我换了一种考虑,只考虑船的状态. 船的状态:(x, y) x表示船上x个传教士,y

问题 给定一个迷宫,入口已知.问是否有路径从入口到出口,若有则输出一条这样的路径.注意移动可以从上.下.左.右.上左.上右.下左.下右八个方向进行.迷宫输入0表示可走,输入1表示墙.为方便起见,用1将迷宫围起来避免边界问题. 分析 考虑到左.右是相对的,因此修改为:北.东北.东.东南.南.西南.西.西北八个方向.在任意一格内,有8个方向可以选择,亦即8种状态可选.因此从入口格子开始,每进入一格都要遍历这8种状态. 显然,可以套用回溯法的子集树模板. 注意,解的长度是不固定的. 图片来源:点我 代

问题 8×8格的国际象棋上摆放八个皇后,使其不能互相攻击,即任意两个皇后都不能处于同一行.同一列或同一斜线上,问有多少种摆法. 分析 为了简化问题,考虑到8个皇后不同行,则每一行放置一个皇后,每一行的皇后可以放置于第0.1.2.....7列,我们认为每一行的皇后有8种状态.那么,我们只要套用子集树模板,从第0行开始,自上而下,对每一行的皇后,遍历它的8个状态即可. 代码 ''' 8皇后问题 ''' n = 8 x = [] # 一个解(n元数组) X = [] # 一组解 # 冲突检测:判断 x

问题 从n个元素中挑选m个元素进行排列,每个元素最多可重复r次.其中m∈[2,n],r∈[1,m]. 如:从4个元素中挑选3个元素进行排列,每个元素最多可重复r次. 分析 解x的长度是固定的,为m. 对于解x,先排第0个位置的元素x[0],再排第1个位置的元素x[1].我们把后者看作是前者的一种状态,即x[1]是x[0]的一种状态!! 一般地,把x[k]看作x[k-1]的状态空间a中的一种状态,我们要做的就是遍历a[k-1]的所有状态. 那么,套用子集树模板即可. 代码 ''' 选排问题 从n个

问题 实现 'a', 'b', 'c', 'd' 四个元素的全排列. 分析 这个问题可以直接套用排列树模板. 不过本文使用子集树模板.分析如下: 一个解x就是n个元素的一种排列,显然,解x的长度是固定的,n. 我们这样考虑:对于解x,先排第0个元素x[0],再排第1个元素x[1],...,当来到第k-1个元素x[k-1]时,就将剩下的未排的所有元素看作元素x[k-1]的状态空间,遍历之. 至此,套用子集树模板即可. 代码 '''用子集树实现全排列''' n = 4 a = ['a','b','c

问题 某乡村小学有六个年级,每个年级有一个班,共六个班. 周一到周五,每天上6节课,共计30节课. 开设的课程 一年级:语(9)数(9)书(2)体(2)美(2)音(2)德(2)班(1)安(1) 二年级:语(9)数(9)书(2)体(2)美(2)音(2)德(2)班(1)安(1) 三年级:语(8)数(8)英(4)体(2)美(2)音(2)德(2)班(1)安(1) 四年级:语(8)数(8)英(4)体(2)美(2)音(2)德(2)班(1)安(1) 五年级:语(8)数(8)英(4)体(2)美(2)音(2)德(

问题 有5件不同的上衣,3条不同的裤子,4顶不同的帽子,从中取出一顶帽子.一件上衣和一条裤子作为一种搭配,问有多少种不同的搭配? 分析 换个角度看,现有头.身.腿三个元素,每个元素都有各自的几种状态. 头元素有['帽1', '帽2', '帽3', '帽4']共4种状态,身元素有['衣1', '衣2', '衣3', '衣4', '衣5']共5种状态,腿元素有['裤1', '裤2', '裤3']共3种状态 从头开始,自上而下,遍历每个元素的所有状态. 解的长度是固定的. 这里特别注意:每个元素的状态

问题 找出从自然数1.2.3.....n中任取r个数的所有组合. 例如,n=5,r=3的所有组合为: 1,2,3 1,2,4 1,2,5 1,3,4 1,3,5 1,4,5 2,3,4 2,3,5 2,4,5 3,4,5 分析 换个角度,r=3的所有组合,相当于元素个数为3的所有子集.因此,在遍历子集树的时候,对元素个数不为3的子树剪枝即可. 注意,这里不妨使用固定长度的解. 直接套用子集树模板. 代码 '''数字组合问题''' n = 5 r = 3 a = [1,2,3,4,5] # 五个数