演算法設計 回溯法相關概念

2021-10-05 18:24:54 字數 1722 閱讀 3926

適用於解一些組合數相當大的問題

策略:

深度優先策略其含義為:所有可能解組成的空間

問題的解向量:乙個n元式(x1,x2,x3…xn)的形式

顯約束:對分量xi的取值進行限定,可以控制解空間的大小

隱約束:為滿足問題的解而對不同分量之間施加的約束

·對能否得到問題的可行解或最優解做出的約束

·若不滿足隱約束,說明得不到問題的可行解或最優解,就沒必要 再沿該節點的分支進行搜尋了,相當於把這個分支剪掉了

·也稱為剪枝函式

解空間:對於問題的乙個例項,解向量滿足顯式約束條 件的所有多元組,構成了該例項的乙個解空間

解空間越小,搜尋效率越高

應至少包含問題的乙個(最優)解

解空間多樣性:同乙個問題可以有多種表示,有些表示方法更簡 單,所需表示的狀態空間更小(儲存量少,搜尋方法簡單)

解空間樹:用一定的組織結構搜尋最優解,並用樹的形式表達出來,根據解空間樹的不同,可分為子集樹,排列數,m叉樹等

基本步驟:

1.針對問題,定義問題的解空間

2.確定易於搜尋的解空間結構

3.以深度優先方式搜尋解空間,搜尋中用剪枝函式避免無效搜尋

剪枝函式:提高搜尋效率

約束函式在擴充套件結點處剪去不滿足約束的子樹

(能否得到問題的可行解的約束)

限界函式剪去得不到最優解的子樹

(能否得到最優解的約束)

複雜性

最長路徑的長度為h(n),回溯法所需的空間為o(h(n))

以旅行商問題示例:

右下角即為解空間樹

遞迴體內:

1.先判斷是否到達葉結點:

再判斷是否為更優的解

①如果是,則更新路徑,優值等資訊

②如果不是,不作處理

2.搜尋下乙個滿足條件的結點

①搜尋到後,將本層結點儲存

②遞迴尋找

子集樹:當所給的問題是從n個元素的集合s中找出滿足某種性質的子集時,相應的解空間

即從集合中選出滿足條件的元素的集合,如揹包問題:每個物品都存在選與不選的選擇

排列數:當所給問題是確定n個元素滿足某種性質的排列時,相應的解空間樹

即將所有元素進行排序,集合中所有元素都使用,如全排列

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