题目:LeetCode39 https://leetcode-cn.com/problems/combination-sum/
做搜索、回溯问题的套路是画图,代码其实就是根据画出的树形图写出来的。
那么如何画图呢?
根据题目中的用例,画一个图,因为是搜索,因此呈现的是一个树形结构图,并且在这个树形结构中会体现出递归结构。 根据题目中的用例,比对自己画图的结果和题目的结果的差异,如果一样,说明我们的分析没有错;如果不一样,说明我们的分析有误,一定有哪一个环节漏掉了或者分析错误,根据找到的问题调整算法。 下面我具体说一下,本来想展示草稿的,奈何本人画的图太难看,还是用软件画图给大家看吧。
针对示例 1:
输入: candidates = [2, 3, 6, 7],target = 7,所求解集为: [[7], [2, 2, 3]]
画的图是这样的:
思路:以 target = 7 为根结点,每一个分支做减法。减到 00 或者负数的时候,剪枝。其中,减到 00 的时候结算,这里 “结算” 的意思是添加到结果集。
文字的部分去掉了,这样大家看得清楚一点:
说明:
1、一个蓝色正方形表示的是 “尝试将这个数到数组 candidates 中找组合”,那么怎么找呢?挨个减掉那些数就可以了。
2、在减的过程中,会得到 00 和负数,也就是被我标红色和粉色的结点:
得到 00 是我们喜欢的,从 00 这一点向根结点走的路径(很可能只走过一条边,也算一个路径),就是一个组合,在这一点要做一次结算(把根结点到 00 所经过的路径,加入结果集)。
得到负数就说明这条路走不通,没有必要再走下去了。
总结一下:在减的过程中,得到 00 或者负数,就没有必要再走下去,所以这两种情况就分别表示成为叶子结点。此时递归结束,然后要发生回溯。
画出图以后,我看了一下,我这张图画出的结果有 44个 00,对应的路径是 [[2, 2, 3], [2, 3, 2], [3, 2, 2], [7]],而示例中的解集只有 [[7], [2, 2, 3]],很显然,我的分析出现了问题。问题是很显然的,我的结果集出现了重复。重复的原因是
后面分支的更深层的边出现了前面分支低层的边的值。
但是这个问题也不难解决,把候选数组排个序就好了(想一下,结果数组排个序是不是也可以去重),后面选取的数不能比前面选的数还要小,即 “更深层的边上的数值不能比它上层的边上的数值小”,按照这种策略,剪枝就可以去掉重复的组合。
from typing import List
class Solution:
def combinationSum(self, candidates: List[int], target: int) -> List[List[int]]:
size = len(candidates)
if size == 0:
return []
# 剪枝的前提是数组元素排序
# 深度深的边不能比深度浅的边还小
# 要排序的理由:1、前面用过的数后面不能再用;2、下一层边上的数不能小于上一层边上的数。
candidates.sort()
# 在遍历的过程中记录路径,一般而言它是一个栈
path = []
res = []
# 注意要传入 size ,在 range 中, size 取不到
self.__dfs(candidates, 0, size, path, res, target)
return res
def __dfs(self, candidates, begin, size, path, res, target):
# 先写递归终止的情况
if target == 0:
# Python 中可变对象是引用传递,因此需要将当前 path 里的值拷贝出来
# 或者使用 path.copy()
res.append(path[:])
for index in range(begin, size):
residue = target - candidates[index]
# “剪枝”操作,不必递归到下一层,并且后面的分支也不必执行
if residue < 0:
break
path.append(candidates[index])
# 因为下一层不能比上一层还小,起始索引还从 index 开始
self.__dfs(candidates, index, size, path, res, residue)
path.pop()
if __name__ == '__main__':
candidates = [2, 3, 6, 7]
target = 7
solution = Solution()
result = solution.combinationSum(candidates, target)
print(result)
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Stack;
public class Solution {
private List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
private int[] candidates;
private int len;
private void findCombinationSum(int residue, int start, Stack<Integer> pre) {
if (residue < 0) {
return;
}
if (residue == 0) {
res.add(new ArrayList<>(pre));
return;
}
for (int i = start; i < len; i++) {
pre.add(candidates[i]);
findCombinationSum(residue - candidates[i], i, pre);
pre.pop();
}
}
public List<List<Integer>> combinationSum(int[] candidates, int target) {
int len = candidates.length;
if (len == 0) {
return res;
}
this.len = len;
this.candidates = candidates;
findCombinationSum(target, 0, new Stack<>());
return res;
}
public static void main(String[] args) {
int[] candidates = {2, 3, 6, 7};
int target = 7;
Solution3 solution = new Solution3();
List<List<Integer>> combinationSum = solution.combinationSum(candidates, target);
System.out.println(combinationSum);
}
}
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