DFS 演算法總結

2022-01-23 06:14:15 字數 4611 閱讀 1544

這篇文章會對dfs進行乙個總結,列舉的題目則是從leetcode上面選的;

有三個方面,分別是輸入資料、狀態轉換圖、求解目標;

輸入資料:如果是遞迴資料結構,如單鏈表,二叉樹,集合,則百分之百可以使用深搜;如果是非遞迴資料結構,比如一維陣列、二維陣列、字串、圖,則概率要小一些;

狀態轉換圖:樹或者圖;

輸入資料:必須要走到最深(比如對於樹,必須要走到葉子結點)才能得到乙個解,這種情況比較適合用深搜;

/**

* dfs模版

* @param input 輸入資料指標

* @param path 當前路徑,也是中間結果

* @param result 存放最終結果

* @param gap 標記當前位置或距離目標的距離

** @return 路徑長度,如果是路徑本身,則不需要返回長度

*/template void dfs(type & input, type & path, type & result, int cur or gap)

if (可以剪枝) return ;

for (...)

}

大概遇見這幾種題型:

例題為求二叉樹路徑

貼上**:

/**

* 遞迴將更新字串,到達葉結點時加入到陣列中

** @param result <#result description#>

* @param root <#root description#>

* @param t <#t description#>

*/void binarytreepaths(vector& result, treenode* root, string t)

if (root->left) binarytreepaths(result, root->left, t + "->" + to_string(root->left->val));

if (root->right) binarytreepaths(result, root->right, t + "->" + to_string(root->right->val));

}vectorbinarytreepaths(treenode* root)

因為這裡面涉及的內容很多,所以就以拓撲排序為例,例題為選課順序;

貼上**:

/**

* 判斷有向圖是否有環

* 通過dfs找環

** @param matrix <#matrix description#>

* @param visited <#visited description#>

* @param idx <#idx description#>

* @param flag <#flag description#>

** @return <#return value description#>

*/bool dfs(vector> &matrix, unordered_set&visited, int idx, vector&flag)

}visited.erase(idx);

return false;

}bool canfinish(int numcourses, vector>& prerequisites)

unordered_setvisited; // 記錄乙個遞迴訪問過的結點

vectorflag(numcourses, false); // 記錄是否訪問過結點

/*** 遍歷所有課程,也就是結點

* 判斷是否標記過結點,如果沒有則進行dfs判斷是否存在迴路,存在迴路則返回false

*/for (int i = 0; i < numcourses; ++i)

return true;

}

這裡分為鍊錶構造和陣列構造,或是已知前中後序列,構造二叉樹

這裡以前序和後序構造二叉樹為例,貼上**:

/**

* 利用遞迴進行計算左子樹和右子樹

** @param inorder <#inorder description#>

* @param postorder <#postorder description#>

* @param instart <#instart description#>

* @param inend <#inend description#>

* @param poststart <#poststart description#>

* @param postend <#postend description#>

** @return <#return value description#>

*/treenode* createtree(vector& inorder, vector& postorder, int instart, int inend, int poststart, int postend)

}// 分別定為左子樹和右子樹 (需要注意子樹的邊界問題!!!!!)

root->left = createtree(inorder, postorder, instart, index - 1, poststart, poststart - instart + index - 1);

root->right = createtree(inorder, postorder, index + 1, inend, postend - inend + index, postend - 1);

return root;

}treenode* buildtree(vector& inorder, vector& postorder)

以longest increasing path in a matrix為例

貼上**:

/**

* 方法和上面類似,不過利用dirs+迴圈可以使函式簡化

*/vector> dirs = , , , };

int helper(vector>& matrix, vector>& visit, int i, int j, int m, int n)

visit[i][j] = result;

return result;

}int longestincreasingpath2(vector>& matrix)

}return result;

}

以populating next right pointers in each node為例,貼上**:

/**

* 遞迴實現

** @param root <#root description#>

*/void createtree(treelinknode *root)

void connect2(treelinknode *root)

以remove invalid parentheses為例,貼上**:

/**

* dfs+剪枝

** @param pair 遇見括號的個數

* @param index 記錄字串s的當前位置

* @param remove_left 左括號需要刪除的個數

* @param remove_right 右括號需要刪除的個數

* @param s 原始字串

* @param solution 生成字串

* @param result 儲存所有的字串結果

*/void helper(int pair, int index, int remove_left, int remove_right, const string& s, string solution, unordered_set&result)

if (s[index] == '(')

else if (s[index] == ')')

else

}vectorremoveinvalidparentheses(string s)

helper(0, 0, remove_left, remove_right, s, "", result);

return vector(result.begin(), result.end());

}

回溯法 = 深搜+剪枝

遞迴一定是深搜,深搜不一定是遞迴,因為還可以迭代實現;

遞迴有兩種加速策略,一種是剪枝,對中間結果進行判斷,提前返回;一種是快取,快取中間結果,防止重複計算,用空間換時間;

遞迴加快取,就是memorization,即自頂向下+快取,memorization不一定用遞迴,就像深搜不一定用遞迴,可以在迭代中使用memorization,遞迴也不一定memorization,可以用memorization加速,但不是必須的;

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