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算法思想之回溯法

时间:2014-10-08 02:54:24      阅读:252      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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一、概念

    回溯:当把问题分成若干步骤并递归求解时,如果当期步骤没有合法选择,则函数将返回上一级递归调用,这种现象称为回溯。

    回溯算法应用范围:只要把待求解问题分成不太多的步骤,每个步骤又只有不太多的选择,即可以考虑用回溯法。

    回溯算法实际上是一个递归枚举的搜索尝试过程,主要是在搜索尝试过程中寻找问题的解,当发现已不满足求解条件时,就“回溯”返回,尝试别的路径。

    回溯法是一种选优搜索法,按选优条件向前搜索,以达到目标。但当探索到某一步时,发现原先选择并不优或达不到目标,就退回一步重新选择,这种走不通就退回再走的技           术为回溯法,而满足回溯条件的某个状态的点称为“回溯点”。

    许多复杂的,规模较大的问题都可以使用回溯法,有“通用解题方法”的美称。

二、基本思想

    在包含问题的所有解的解答树中,按照深度优先搜索的策略,从根结点出发深度探索解空间树。当探索到某一结点时,要先判断该结点是否包含问题的解,如果包含,就从该结       点出发继续探索下去,如果该结点不包含问题的解,则逐层向其祖先结点回溯,可以说回溯法就是对隐式图的深度优先搜索算法。

    若用回溯法求问题的所有解时,要回溯到根,且根结点的所有可行的子树都要已被搜索遍才结束。

    而若使用回溯法求任一个解时,只要搜索到问题的一个解就可以结束。

三、用回溯法解题的一般步骤

    (1)针对所给问题,分析问题,确定问题的解空间,对解答树的结点数有一个粗略的估计;

    (2)明确定义问题的解空间,问题的解空间应至少包含问题的一个(最优)解。

    (3)确定结点的扩展搜索规则

    (4)以深度优先方式搜索解答树,并在搜索过程中用剪枝函数避免无效搜索。

四、算法框架

    (1)问题框架

             设问题的解是一个n维向量(a1,a2,………,an),约束条件是ai(i=1,2,3,…..,n)之间满足某种条件,记为f(ai)。

    (2)非递归回溯框架

/* 初始化数组a[] */
int a[n], i; 

i = 1;
while ( i > 0 (有路可走) and (未达到目标) )  /* 还未回溯到头 */
{
    if(i > n)                               /* 搜索到叶结点 */
    {   
        搜索到一个解,输出;
    }
    else                                    /* 处理第i个元素 */
    { 
        a[i]第一个可能的值;
        while ( a[i]在不满足约束条件且在搜索空间内 )
        {
            a[i]下一个可能的值;
        }

        if( a[i]在搜索空间内 )
        {
            标识占用的资源;
            i = i + 1;                       /* 扩展下一个结点 */
        }
        else 
        {
            清理所占的状态空间;           /* 回溯  */
            i = i – 1; 
        }
    }
}

      ( 3)递归的算法框架

         回溯法是对解空间的深度优先搜索,在一般情况下使用递归函数来实现回溯法比较简单,其中i为搜索的深度,框架如下:

int a[n];

try( int i )
{
    if( i > n )
      输出结果;
    else
    {
        for ( j = 下界; j <= 上界; j = j + 1 )  /* 枚举i所有可能的路径 */
        {
            if( fun(j) )                   /* 满足限界函数和约束条件 */
            {
                a[i] = j;
               ...                       /* 其他操作 */
                try( i + 1 );
                回溯前的清理工作(如a[i]置空值等);
            }
        }
    }
 }

注:本文转载,链接:回溯法

算法思想之回溯法

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原文地址:http://www.cnblogs.com/tallisHe/p/4010344.html

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