算法递归和回溯

递归

应用场景

  1. 一个问题的解可以分解成多个子问题的解。
  2. 这个问题与分解之后的子问题,除了数据规模不同,求解思路完全一样。
  3. 存在递归终止条件。

递归代码编写技巧

  1. 找到如何将大问题分解成小问题的规律,基于此写出递推公式,推敲终止条件,将递推公式和终止条件翻译成代码。
  2. 只要遇到递归,就把它抽象成一个递推公式,不用想一层层的调用关系,不要试图用人脑去分解递归的每个步骤。

递归代码编写难点

  1. 警惕堆栈溢出。可以通过在代码中限制递归调用的最大深度。
  2. 警惕重复计算。可以通过一个数据结构(比如散列表)来保存已经求解过的f(k)。当递归调用到f(k)时,先看下是否已经求解过了,如果是,则直接从散列表中取值返回,不要重复计算。

回溯

概念

  1. 类似枚举搜索,枚举所有解,找到满足期望的解。
  2. 把问题求解过程分成多个阶段。每个阶段都会面对一个岔路口,先随意选一条路走。
  3. 当发现这条路走不通的时候(不符合期望的解),就回退到上一个岔路口,另选一种走法继续走。

实现

递归

和深度优先的区别

  1. 深度优先遍历的目的是遍历,本质是无序的。
  2. 回溯法的目的是求解过程,本质是有序的。

应用

  1. 深度优先搜索
  2. 八皇后
  3. 0-1背包问题
  4. 图的颜色
  5. 旅行商问题
  6. 数独
  7. 全排列
  8. 正则表达式匹配

分治

概念

  1. 将原问题划分成N个规模较小、结构与原问题相似的子问题。
  2. 递归低解决这些子问题,然后再合并其结果,就得到原问题的解。

和递归的区别

  1. 分治算法是一种处理问题的思想。
  2. 递归是一种编程技巧。
  3. 分治算法一般比较适合用递归来实现。

实现

  1. 分解:将原问题分解成一系列子问题。
  2. 解决:递归地求解各个子问题,若子问题足够小,则直接求解。
  3. 合并:将子问题的结果合并成原问题。

应用条件

  1. 原问题与分解成的小问题具有相同的模式。
  2. 原问题分解成的子问题可以独立求解,子问题之间没有相关性。
  3. 具有分解终止条件。
  4. 可以将子问题合并成原问题。
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