演算法高階之回溯演算法

2021-08-08 16:14:31 字數 2683 閱讀 6901

1  什麼是回溯法

回溯法實際是窮舉演算法,按問題某種變化趨勢窮舉下去,如某狀態的變化用完還沒有得到最優解,則返回上一種狀態繼續窮舉。回溯法有「通用的解題法」之稱,其採用了一種「走不通就掉頭」思想作為其控制結構,用它可以求出問題的所有解和任意解。

它的應用很廣泛,很多演算法都用到回溯法,例如,迷宮,八皇后問題,圖的m著色總是等都用到回溯法,當然其中還使用了其他策略。 

2  解的表示

回溯法搜尋一條路徑,這條路徑的節點都滿足約束條件。

既然,回溯法搜尋的是路徑, 因此可用陣列 a[0,1,2,。。。,n-1] 表示。 其中a【i】 表示 第i個節點的取值。

3  基本思想

回溯法從開始結點(根結點)出發,以深度優先的方式搜尋整個解空間(一般為樹結構空間)。這個開始結點就成為乙個活結點,同時也成為當前的擴充套件結點。

在當前的擴充套件結點處,搜尋向縱深方向移至乙個新結點。這個新結點就成為乙個新的活結點,並成為當前擴充套件結點。

如果在當前的擴充套件結點處不能再向縱深方向移動,則當前擴充套件結點就成為死結點。換句話說,這個結點不再是乙個活結點。此時,應往回移動(回溯)至最近的乙個活結點處,並使這個活結點成為當前的擴充套件結點。

回溯法即以這種工作方式遞迴地在解空間中搜尋,直至找到所要求的解或解空間中已沒有活結點時為止。

運用回溯法解題通常包含以下三個步驟:

(1)針對所給問題,定義問題的解空間;

(2)確定易於搜尋的解空間結構;

(3)以深度優先的方式搜尋解空間,並且在搜尋過程中用剪枝函式避免無效搜尋;

演算法的關鍵是 判斷節點 (i,j) 是否為解路徑上的節點,其判斷方法如下所示:

// 判斷節點(i,j)是否為解路徑上的節點,其中:

//  

//   i表示解路徑上的第i個測試節點、j表示該節點的某個候選值

//   a[i] 儲存第i個節點擊用的值

bool testnode(i ,j) }

return bflag; }

4  演算法偽**

1) 求解單個解

// 該函式用來測試 節點i是否是解路徑上的節點

bool  testnode(int i,int j)

//與之前的都無衝突,則選定此候選值

a[i]=j;

//判斷第i層是否為最後一層,若是最後一層,則成功找到乙個解

if(i==num-1)

retrun true;

//若不是最後一層,則判斷第 i+1層上  有無解路徑上的節點

bool bflag=false;

for(int k=0;k

}

return bflag; //返回這個節點的資訊  是否位於解路徑上

}

bool bexist=false;  // 是否存在解

//從最初節點 開始判斷

for(int j=0;j

}return bexist;

2)所有解

全域性變數:

#define  num  8    //候選值 與 節點個數均為8

extern int a[num];  //儲存乙個解路徑

extern std::oneresult; // 儲存乙個解路徑

extern std::> allresult;  //儲存所有的解路徑

// 該函式用來測試 節點i是否是解路徑上的節點

bool  testnode(int i,int j)

//與之前的都無衝突,則選定此候選值

a[i]=j;

//判斷第i層是否為最後一層,若是最後一層,則成功找到乙個解,將此解新增到容器中

if(i==num-1)

//若不是最後一層,則判斷第 i+1層上  有無解路徑上的節點

bool bflag=false;

for(int k=0;k

}

return bflag; //返回這個節點的資訊  是否位於解路徑上

} bool bexist=false;  // 是否存在解

//從最初層 開始判斷

for(int j=0;j

}return bexist;

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