回溯法基礎知識

2021-09-29 08:19:00 字數 1218 閱讀 1440

回溯法是一種選優搜尋法,按照選優條件進行深度優先搜尋(簡單來講就是遍歷)。當搜尋進行到某一步時,發現原先選擇並不是最優或達不到目標,就退回一步重新選擇,這種走不通就退回再走的技術稱為回溯法,而滿足回溯條件的某個狀態點稱為「回溯點」。

回溯法是從初始狀態出發,按照深度優先搜尋得到方式,根據產生子節點的條件約束,搜尋問題的解。當發現當前結點不滿足求解條件時,就回溯,嘗試其他路徑。回溯法是一種「能進則進,進不了則換,換不了則退」的搜尋方法。

(1)解空間:

假設圖中每乙個點都有可能是我們要的解,這些解就組成了解空間,我們現在要根據問題的約束條件,在解空間中尋找最優解。

(2)解空間的組織結構:

乙個解空間通常由很多可能解組成,我們不可能毫無章法,盲目搜尋效率很低。我們可以以一定的組織形式表示出來,然後去尋找最優解:這種組織結構就是解空間樹:

解空間樹只是解空間的形象表示,有利於解題時對搜尋過程形象的理解,而不是真正生成一棵樹

(3)搜尋解空間:

隱約束指對能否得到問題的可行解或最優解做出的約束。

如果不滿足隱約束,就說明得不到問題的可行解或者是最優解。那就沒有必要再沿著該結點的分治繼續進行搜尋了,相當於把這個分支都剪掉了。因此隱函式也成為剪枝函式,實質上不是剪掉該分支,而是不再搜尋該分支。

例如:3個物品的0-1揹包問題,如果前2個物品放入後背包超重了,那麼就沒有必要再考慮第三個物品是否要放入揹包了。相當於是剪枝了:

隱函式:也稱剪枝函式,包括約束函式和限界函式。

對於能否得到問題的可行解的約束稱為約束函式,對於能否獲得最優解的約束稱為限界函式。有了剪枝函式,我們就可以「剪掉」得不到的可行解或者是最優解的分支,避免無效搜尋,提高搜尋效率。剪枝函式設計的好,搜尋效率就高。

解空間的大小和剪枝函式的好壞都直接影響搜尋效率。

在搜尋解空間時,下面幾個術語需要說明:

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