【C/C++练习】经典的排列组合问题(回溯算法)——电话号码的字母组合

简介: 【C/C++练习】经典的排列组合问题(回溯算法)——电话号码的字母组合

b04f4b4a78af42acbb3e53adc662fe9a.gif📖题目描述


b365e4ace25341ee810f1fbc05ac22c1.png

题目出处电话号码的字母组合

示例:

f59e4125bd70416f935c04fa24f7d2d8.png

📖题解

 这是一道典型的排列组合问题,根据输入,我们需要找到所有的组合。下面以输入字符串digits = "23"为例来讲解这道题目。

图解:

6b10978347a94538ae95446a57542d73.png

分析:

 首先要知道输入的字符串"23"中的数字字符分别对应哪些字符串,其中2对应字符串"abc",3对应字符串"def"。接下来就该对这两个字符串中的字符进行排列组合,一共有3 × 3 = 9 3×3=93×3=9种组合,答案很简单,难点在于如何有规律的选取出所有的结果,其实只需要把我们的选取过程转化成代码即可。选取过程如上图所示,先要纵向去遍历,一般这种也叫DFS(深度优先遍历),接着横向去遍历,其中纵向遍历要在不同的集合中选取元素,需要借助递归来实现,横向遍历是针对一个集合的,所以可以借助for循环来实现。下面将结合代码来展示具体的选取过程。

建立映射关系:

 首先需要建立起2-9数字字符所对应的字符串,我们可以通过数组来实现,利用数组下标的对应关系,一个下标对应一个字符串,2-9就可以当作是数组的下标,但当前输入的是一个字符串,因此会涉及到将一个字符串中的数字字符转换成数字。

string arr[10] = {"", "", "abc", "def", "ghi", "jkl", "mno", "pqrs", "tuv", "wxyz"};

开始选取:

 选取过程的代码需要考虑以下三个点:

确定递归函数所需的参数

递归的终止条件

单层遍历的逻辑

确定递归函数所需的参数:

 首先需要一个字符串s来收集每一次选取到的字符,当遇到终止条件,s收集到的所以字符九就是一个结果,我们要把这个结果存储起来,因此还需要一个字符串数组res来存储选取结果,其次我们需要知道当前要在哪个字符串中选取字符,为此还需要两个参数,一个是题目中的输入参数digits,只知道它是不够的,例如:通过digits = "23"我们只能知道要在"abc"和"def"两个字符串中选取,但是for循环是对一个字符串进行遍历,在一个字符串中选取,因此我们还需要传递一个参数来确定具体是在哪个字符串中选取。可以传一个size_t类型的index,用来表示digits字符串的下标,因为有了下标就可以唯一确定字符串中的一个数字字符,而一个数字字符就对应一个字符串。

 void Combinations(string s, vector<string>& res, string& digits, size_t index)

注意,并没有把s设置成引用变量,这里的目的是,每收集到一个字符,加把他加到s字符串上,如果s是一个引用,s就始终表示同一块空间,那在找到一个结果,存储起来后,要把s重置才能进行下一个结果的查找。相反res是一个引用,因为可以把每次选出来的结果往同一块空间加,无需每次开空间,digits也同理,是否用引用要根据实际情况来定,不能一概而论。

递归的终止条件:

 递归结束,意味着选取出了一个结果,那递归的终止条件,就可以理解成,选取出一个结果的条件,还是以digits = "23"为例:选取出一个结果,即在"abc"和"def"两个字符串中各选取一个字符,此时出结果了,递归也应该结束了。如何知道在所有字符串中都选取了一个字符呢?还记得参数index嘛?它用来具体确定在哪个字符串中选组,这里只要在字符串def中选取之后,就可以得出一个结果,递归也就结束了。

if(index == digits.size())//此时说明已经在每个字符串中都选取了一个字符
{
  res.push_back(s);//把结果存入结果集中
  return;
}

单层遍历的逻辑:

 首先要知道知道当前遍历的是哪一个字符串,这需要通过第一步的映射关系得到,接着遍历得到一个字符后,把它加入到s中,然后通过递归,去下一个集合选取字符。

int i = digits[index] - '0';//把字符数字转换成普通数字
string str = arr[i];//根据映射关系找到,当前层要遍历的字符串
for(size_t i = 0; i < str.size(); i++)//遍历当前层的字符串
{
  Combinations(s + str[i], res, digits, index + 1);//获取到一个字符后,去下一个字符串获取下一个字符
  //s + str[i]:把戒指目前收集到的字符全传给下一层
  //res:结果集
  //index + 1:到下一个字符串中去获取字符
}

完整代码展示:

class Solution {
    string arr[10] = {"", "", "abc", "def", "ghi", "jkl", "mno", "pqrs", "tuv", "wxyz"};
public:
    void Combinations(string s, vector<string>& res, string& digits, size_t index)
    {
        if(index == digits.size())//此时说明已经在每个字符串中都选取了一个字符
        {
          res.push_back(s);//把结果存入结果集中
          return;
        }
        int i = digits[index] - '0';
        string str = arr[i];
        for(size_t i = 0; i < str.size(); i++)
        {
            Combinations(s + str[i], res, digits, index + 1);
        }
    }
    vector<string> letterCombinations(string digits) {
        vector<string> res;//定义结果集
        if(digits.size() == 0)//输入一个空串,直接返回
        {
            return res;
        }
        string str;
        Combinations("", res, digits, 0);
        //"":表示目前什么结果也没收集到
        //0:从digits的第一个数组字符所对应的字符串开始搜索
        return res;
    }
};

 今天的分享到这里就结束啦!如果觉得文章还不错的话,可以三连支持一下,您的支持就是春人前进的动力!

目录
相关文章
|
2月前
|
机器学习/深度学习 算法 C++
【DFS/回溯算法】2016年蓝桥杯真题之路径之谜详解
题目要求根据城堡北墙和西墙箭靶上的箭数,推断骑士从西北角到东南角的唯一路径。每步移动时向正北和正西各射一箭,同一格不重复经过。通过DFS回溯模拟“拔箭”过程,验证路径合法性。已知箭数约束路径唯一,最终按编号输出行走顺序。
|
4月前
|
算法
回溯算法的基本思想
本节介绍回溯算法,通过图1中从A到K的路径查找示例,说明其与穷举法的异同。回溯算法通过“回退”机制高效试探各种路径,适用于决策、优化和枚举问题。
112 0
|
7月前
|
存储 监控 算法
基于 C++ 哈希表算法实现局域网监控电脑屏幕的数据加速机制研究
企业网络安全与办公管理需求日益复杂的学术语境下,局域网监控电脑屏幕作为保障信息安全、规范员工操作的重要手段,已然成为网络安全领域的关键研究对象。其作用类似网络空间中的 “电子眼”,实时捕获每台电脑屏幕上的操作动态。然而,面对海量监控数据,实现高效数据存储与快速检索,已成为提升监控系统性能的核心挑战。本文聚焦于 C++ 语言中的哈希表算法,深入探究其如何成为局域网监控电脑屏幕数据处理的 “加速引擎”,并通过详尽的代码示例,展现其强大功能与应用价值。
162 2
|
9月前
|
存储 负载均衡 算法
基于 C++ 语言的迪杰斯特拉算法在局域网计算机管理中的应用剖析
在局域网计算机管理中,迪杰斯特拉算法用于优化网络路径、分配资源和定位故障节点,确保高效稳定的网络环境。该算法通过计算最短路径,提升数据传输速率与稳定性,实现负载均衡并快速排除故障。C++代码示例展示了其在网络模拟中的应用,为企业信息化建设提供有力支持。
258 15
|
9月前
|
存储 算法 数据处理
公司局域网管理中的哈希表查找优化 C++ 算法探究
在数字化办公环境中,公司局域网管理至关重要。哈希表作为一种高效的数据结构,通过哈希函数将关键值(如IP地址、账号)映射到数组索引,实现快速的插入、删除与查找操作。例如,在员工登录验证和设备信息管理中,哈希表能显著提升效率,避免传统线性查找的低效问题。本文以C++为例,展示了哈希表在局域网管理中的具体应用,包括设备MAC地址与IP分配的存储与查询,并探讨了优化哈希函数和扩容策略,确保网络管理高效准确。
|
5月前
|
存储 缓存 算法
什么是回溯算法
回溯算法是一种通过尝试所有可能路径寻找问题解的策略,采用深度优先搜索与状态重置机制。它适用于组合、排列、棋盘等需枚举所有可能解的问题,核心思想包括DFS遍历、剪枝优化与状态恢复。尽管时间复杂度较高,但通过合理剪枝可显著提升效率,是解决复杂搜索问题的重要方法。
236 0
|
5月前
|
存储 监控 算法
基于跳表数据结构的企业局域网监控异常连接实时检测 C++ 算法研究
跳表(Skip List)是一种基于概率的数据结构,适用于企业局域网监控中海量连接记录的高效处理。其通过多层索引机制实现快速查找、插入和删除操作,时间复杂度为 $O(\log n)$,优于链表和平衡树。跳表在异常连接识别、黑名单管理和历史记录溯源等场景中表现出色,具备实现简单、支持范围查询等优势,是企业网络监控中动态数据管理的理想选择。
150 0
|
7月前
|
监控 算法 数据处理
基于 C++ 的 KD 树算法在监控局域网屏幕中的理论剖析与工程实践研究
本文探讨了KD树在局域网屏幕监控中的应用,通过C++实现其构建与查询功能,显著提升多维数据处理效率。KD树作为一种二叉空间划分结构,适用于屏幕图像特征匹配、异常画面检测及数据压缩传输优化等场景。相比传统方法,基于KD树的方案检索效率提升2-3个数量级,但高维数据退化和动态更新等问题仍需进一步研究。未来可通过融合其他数据结构、引入深度学习及开发增量式更新算法等方式优化性能。
185 17
|
6月前
|
机器学习/深度学习 存储 算法
基于 C++ 布隆过滤器算法的局域网上网行为控制:URL 访问过滤的高效实现研究
本文探讨了一种基于布隆过滤器的局域网上网行为控制方法,旨在解决传统黑白名单机制在处理海量URL数据时存储与查询效率低的问题。通过C++实现URL访问过滤功能,实验表明该方法可将内存占用降至传统方案的八分之一,查询速度提升约40%,假阳性率可控。研究为优化企业网络管理提供了新思路,并提出结合机器学习、改进哈希函数及分布式协同等未来优化方向。
164 0
|
9月前
|
算法 Java
算法系列之回溯算法求解数独及所有可能解
数独求解的核心算法是回溯算法。回溯算法是一种通过逐步构建解决方案并在遇到冲突时回退的算法。具体来说,我们尝试在空格中填入一个数字,然后递归地继续填充下一个空格。如果在某个步骤中发现无法继续填充,则回退到上一步并尝试其他数字。
343 11
算法系列之回溯算法求解数独及所有可能解