DFS算法及应用(二)

简介: 回溯:回溯就是DFS的一种,在搜索探索过程中寻找问题的解,当发现不满足求解条件时,就回溯返回,尝试其他路径。

DFS算法及应用(一)+https://developer.aliyun.com/article/1544412?spm=a2c6h.13148508.setting.19.1fa24f0eaie4S4



回溯


回溯:回溯就是DFS的一种,在搜索探索过程中寻找问题的解,当发现不满足求解条件时,就回溯返回,尝试其他路径。


回溯强调走过的路要打标记,一搬在DFS基础上加一些剪枝策略。


回溯模板求排列



  • 排列要求数字不重复,每次选择的数字需要打标记,既vis数组。


  • 每次成功时打印path路径。


  • 打标记,记路径,然后下一层,回到上一层,清除标记。


def dfs(depth):
    # 第几个数字
    if depth == n:   # 以前还需要判断,但是通过回溯,直接打印就行了
        print(path)
        return
 
    # 第depth个数字可以选择下边的数
    for i in range(1, n + 1):
        if vis[i]:
            continue
        vis[i] = True
        path.append(i)
        dfs(depth + 1)
        vis[i] = False    # 返回到上一个,即返回到最后一层,因为的depth+1是溢出的一层了
        path.pop(-1)
 
 
# 选择的数字必须未标记
 
 
n = int(input())
vis = [False] * (n + 1)  # 如果是3个数,就是:[][][][] 0这个数不在排列内(索引代表数字)
path = []
dfs(0)


VIS数组的索引代表这个数字,值代表这个数有没有被选取,每次通过for循环选择数字,如果该数之前没有,则将其标记并append到path路径中,最后在dfs下边写出回退时的操作(去除标记、弹出path)


回溯模板求子集



  • 给定n个数字,求子集。


  • 可以针对每个数字,做出选择:选不选。


def dfs(depth):
    if depth == n:
        print(path)
        return
    # 选
    path.append(a[depth])
    dfs(depth + 1)
    path.pop(-1)  # 执行完递归后依次在此逐个倒退执行
    # 不选
    dfs(depth + 1)
 
 
n = int(input())
a = list(map(int, input().split()))
path = []
 
 
dfs(0)


崇拜圈


班里N个小朋友,每个人都有自己最崇拜的一个小朋友(也可以是自己)。在一个游戏中,需要小朋友坐一个圈,每个小朋友都有自己最崇拜的小朋友在他的右手边。求满足条件的圈最大多少人?

输入第一行,一个整数N(3



def dfs(x, length):
    # 记录走到x的步长
    vis[x] = length
 
    # 判断下一个点是否走过
    if vis[a[x]] != 0:
        global ans
        ans = max(ans, length - vis[a[x]] + 1)
    else:
        dfs(a[x], length + 1)
 
 
n = int(input())
a = [0] + list(map(int, input().split()))
# 标记数组,vis[x]代表点X的步数
vis = [0] * (n + 1)
ans = 0
for i in range(1, n + 1):
    if vis[i] == 0:
        dfs(i, 1)
print(ans)


a列表代表的索引为i的小朋友崇拜的人是几号,同样用vis代表索引为i的小朋友走几步才到。


剪枝


  • 在搜索过程中,如果需要完全遍历所有情况可能需要很多时间。


  • 在搜索到某种状态时,根据当前状态判断出后续无解,则该状态无需继续深入搜索。


  • 例如:给定N个正整数,求出有多少个子集之和小于等于K。在搜索过程中当前选择的数字和已经超过K则不需要继续搜索。


数字排队


数字王国开学了,它们也和我们人类一样有开学前的军训,现在一共有n名学生,每个学生有自己的一个名字a(数字王国里的名字就是一个正整数,注意学生们可能出现重名的情况),此时叛逆教官来看了之后感觉十分别扭,决定将学生重新分队。排队规则为:将学生分成若干队,每队里面至少—个学生,且每队里面学生的名字不能出现倍数关系(注意名字相同也算是倍数关系)。现在请你帮忙算算最少可以分成几队?


例:有4名学生(2,3,4,4),最少可以分成(2,3)、(4)、(4)共3队。


输入格式:


第一行包含一个正整数n,表示学生数量。


第二行包含n个由空格隔开的整数,第i个整数表示第i个学生的名字a。


def check(x, group):
    for y in group:
        if x % y == 0 or y % x == 0:
            return False
    return True
 
 
def dfs(depth):
    # 最优性剪枝
    global ans
    if len(Groups) > ans:
        return
    if depth == n:
        global ans
        ans = min(ans, len(Groups))
        return
 
    # 对于每个学生,枚举该学生放在哪一组
    # 看看当前学生能否加到这一组
    for every_group in Groups:
        if check(a[depth], every_group):
            every_group.append(a[depth])
            dfs(depth + 1)
            every_group.pop()
 
    # 对于每个学生也可以单独作为一组
    Groups.append([a[depth]])
    dfs(depth + 1)
    Groups.pop()
 
 
n = int(input())
a = list(map(int, input().split()))
# Groups是二维数组,每个组的情况
Groups = []  # 构建一个初始的数组和初始的答案
ans = n
dfs(0)
print(ans)



N边形


假设一个n边形n条边为a1,a2,a3,…- ,an,定义该n边形的值u=ax ag x a3x··× an。


定义两个n边形不同是指至少有—条边的长度在一个n边形中有使用而另一个n边形没有用到,如n边形(3,4,5,6)和(3,5,4,6)是两个相同的n边形,(3,4,5,6)和(4,5,6,7)是两个不相同的n边形。现在有t和n,表示t个询问并且询问的是n边形,每个询问给定一个区间[l,7],问有多少个n边形(要求该n边形自己的n条边的长度互不相同)的值在该区间范围内。


输入格式:


第—行包含两个正整数t、n,表示有t个询问,询问的是n边形。


接下来t行,每行有两个空格隔开的正整数l、r,表示询问区间[l,r]。


# 利用DFS求所有的N边形
# N边形:最小的N-1条边之和大于第N边  等价于  N边之和 > 2 * 第N边
def dfs(depth, last_val, tot, mul):
    # depth表示第几条边
    # last_val是上一条边长
    # 当前所有边长之和
    if depth == n:
        if tot > 2 * path[-1]:  # 因为每条边递增
            ans[mul] += 1
        return
 
    # 枚举第depth条边的边长
    for i in range(last_val + 1, 100000):
        # 剪枝保证当前乘积不超过100000
        if mul * (i ** (n - depth)) <= 100000:
            path.append(i)
            dfs(depth + 1, i + 1, tot + i, mul * i)
            path.pop()
        else:
            break
 
 
ans = [] * 1000001
t, n = map(int, input().split())
path = []
dfs(0, 0, 0, 1)
# 每次询问一个区间[l,r],输出有多少个N边形的价值在区间中
# 等价于ans[l]+...+ans[r]
for i in range(100001):
    ans[i] += ans[i - 1]  # 求前缀和
for _ in range(t):
    l, r = map(int, input().split())
    print(ans[r] - ans[l-1])


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