演算法之回溯法

2021-09-19 04:12:36 字數 3403 閱讀 8087

求解步驟

1,定義給定問題的解向量解空間【子集樹/排列樹】

2,設計剪支函式【限界函式及約束函式】

3,深度優先遍歷結合剪支得出解

求解過程

1,是否為完全解,是則輸出;

2,是否為部分解,是則進行下乙個解分量的判斷;

3,是否為當前可選集合中的最後乙個元素,是則回溯,重新判斷上乙個節點,否則判斷可選集合中的下乙個元素

注:若上乙個節點擊擇的是上乙個可選集合中的最後乙個元素,則再次回溯。

練習一:求解部分和問題

題目內容:

給出n個正整數組成的陣列a,求能否從中選出若干個,使他們的和為k。如果可以,輸出:「yes」,否則輸出"no"。

輸入格式:

第1行:2個數n、k, n為陣列的長度, k為需要判斷的和(2 ≤n ≤ 20,1 ≤ k ≤ 10^9)

第2 到第 n + 1行:每行1個數,對應陣列的元素a[i] (1 ≤ a[i]≤ 10^6)

輸出格式:

如果可以,輸出:「yes」,否則輸出"no"。

樣例輸入

4 1312

47樣例輸出

yes演算法描述【非遞迴】

輸入:需要判斷的和k,陣列長度n,陣列元素

輸出:判斷結果yes/no

1,初始化狀態向量result[i]=-1;[-1未初始狀態,0表示選入,1表示不選入,2表示已無可選情況]

2,num=0;

3,while(num>=0)

3.1result[num]++,判斷該元素下一狀態是否可行;

3.2若該狀態可行,則轉步驟3.3;若發生衝突,則result[num]++試探下一狀態;

3.3若判斷函式返回成功標誌,輸出yes,結束演算法;

3.4若num=2,即已無可選狀態時,重置num的狀態,num–,回溯至其根結點判斷其狀態。

4,判斷所有狀態皆無成功結果,輸出no,演算法結束。

c++實現

#includeusing namespace std;

int n, k;

int number[20];

int *result=new int[n];

int check(int num)

if (sum < k)

if (sum == k)return 2;

else return 0;

}int main()

int num = 0;

while (num >= 0)

if (temp==2)

if (num < n-1&&result[num]<2)num++;//進行下一階段的判斷

if(result[num]>=2)

result[num--] = -1;//重置num狀態,回溯到上一節點

} cout << "no";//無可選搭配

return 0;

}

注意

1,需有輸出結果,判斷是否重置回溯的時候需用if判斷是否執行,而非直接else【漏掉對no情況的判斷】;

2,發生衝突時,result[num]++一次即可,避免遺漏對於元素處於不加入狀態的情況;

3,直接在while迴圈結束後進行失敗標誌的輸出即可。

4,對於和的判斷,每次判斷時在函式中根據標誌狀態計算,避免回溯時對sum的計算複雜。

練習2求解最小機器重量設計問題

題目內容:

設某一機器由n個部件組成,部件編號為1-n,每一種部件都可以從m個不同的**商處購得,**商編號為1~m。設wij是從**商j處購得的部件i的重量,cij是相應的**。對於給定的機器部件重量和機器部件**,計算總**不超過d的最小重量機器設計。(注意:輸出結果中第一行最後沒有空格。比如下面的輸出樣例中1 3 1後面沒有空格。)

輸入格式:

第1行輸入3個正整數n,m和d。接下來n行輸入wij(每行m個整數),最後n行輸入cij(每行m個整數),這裡1≤n、m≤100。

輸出格式:

輸出的第1行包括n個整數,表示每個對應的**商編號,第2行為對應的最小重量。

輸入樣例:

3 3 7

1 2 3

3 2 1

2 3 2

1 2 3

5 4 2

2 1 2

輸出樣例:

1 3 1

4演算法描述

矩陣weight[i][j]儲存**商j部件i的重量,value[i][j]儲存**,result[i]儲存部件i所選**商,r[i]為最終結果

輸入:部件數n,**商m,最大**d,各**商所提供不同部件**及重量

輸出:採用的各部件**,總重量

1,初始化j=-1;

2,k=0;

3,while(k>=0)

3.1result[k]++;

3.2若仍有可選**商且無法滿足約束條件【總**不大於d】,則對下一**商的判斷;

3.3若result[k]=m即該部件已無可選**商,則回溯,result[k]=-1,k–即重置當前部件的**商結果,回溯至上一節點的選擇。

4,輸出結果。

c++實現

#includeusing namespace std;

int n, m; int d;

int weight[10][10];

int value[10][10];

int *result = new int[n];

int check(int i)

int main()

for (int i = 0; i < n; i++)

for (int a = 0; a < n; a++)

result[a] = -1;

int k = 0; int temp = 99999; int *r = new int[n];

//k表示正在探索適合部件的編號

while (k >= 0)

} //有可選**商進行下一部件的判斷

if (result[k] < m&&k < n - 1)

for (int a = 0; a < n; a++)

cout << "\n";

cout << temp;

return 0;

}

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