DFS入门

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本文已参与「新人创作礼」活动,一起开启掘金创作之路。

DFS( Depth-First-Search 

)就是指:优先考虑深度,换句话说就是一条路走到黑,直到无路可走的情况下,才会选择回头,然后重新选择一条路

可以用二叉树举例

 

1.全排列(入门引导)

引导题:输入一个数n,输出n的全排列

可以先把这个问题形象化

如:

假如有编号为1,2,3的3张扑克牌和编号为1,2,3的3个盒子。将这3张扑克牌分别放入3个盒子一共有几种不同的放法呢

约定:

每次到一个盒子面前时,都先放1号,2号,最后放3号

怎么才能往小盒子里放扑克牌呢

以C为例

for(int i=1;i<=n;i++)
	a[step]=i;
	//将i号扑克牌放到第step个盒子中

这里的数组a是用来表示盒子的,变量step表示当前处于第step个盒子面前。

这里还有一个问题:如果一张扑克牌已经放入别的盒子里了,该怎么样才能使这张扑克牌不放到当前的盒子里。

其实很简单,只需要再重新创建一个数组book用来标记,看扑克牌是否被使用。

for(int i=1;i<=n;i++){
	if(book[i]==0){   
	//说明i号扑克牌还在手里,需要放入step号盒子
	a[step]=i;
	//将i号扑克牌放到第step个盒子中
	book[i]=1;
	//此时i号扑克牌已经被使用
		}
	}

那么接下来如何表示step+1呢?难道要一个函数一个函数这样写吗?其实不需要这么麻烦。

只需要把处理第step的代码封装成一个函数就可以了。

void  dfs(int step){ //此时在第step盒子面前,需要往里面放第i张扑克牌
	for(int i=1;i<=n;i++){
	if(book[i]==0){   
	//说明i号扑克牌还在手里,需要放入step号盒子
	a[step]=i;
	//将i号扑克牌放到第step个盒子中
	book[i]=1;
	//此时i号扑克牌已经被使用
		}
	}
}

接下就是处理第step+1的具体代码了

void  dfs(int step){ //此时在第step盒子面前,需要往里面放第i张扑克牌
 for(int i=1;i<=n;i++){
	if(book[i]==0){   
	//说明i号扑克牌还在手里,需要放入step号盒子
	a[step]=i;//将i号扑克牌放到第step个盒子中
	book[i]=1;//此时i号扑克牌已经被使用
		
	dfs(step+1);
	/*注意这里是自己调用自己,表示此时走到了第step+1个盒子面前*/		
	book[i]=0;
	/*book[i]=0表示dfs调用结束了,换句话说就是扑克牌已经全部放完了
	  需要按照顺序将扑克牌收回,重新放,也就是前面所说的
	 */
		}
	}
}

最后一步:程序结束的标志和完整的代码

#include<stdio.h>
int a[10],book[10],n;
//这里还有需要注意的地方C语言全局变量默认为0


void  dfs(int step){ //此时在第step盒子面前,需要往里面放第i张扑克牌
	int i;
	if(step==n+1){    //这里说明前面的n个盒子已经放好了,这是dfs结束的标志 
		for(i=1;i<=n;i++)
			printf("%d",a[i]);
		printf("\n");
		
		return ;
		/* 
		注意这个 return 它的作用不是返回主函数,而是返回上一级的dfs函数
		
		例:如果此时是  dfs(5),遇到这个 return 就会回到上一级的 dfs函数 
		也就是dfs(4),但此时dfs(4)的大部分语句已经执行了,只需要接着执行 book[i]=0
		然后继续进入for循环进入下一次的 dfs函数,直到结束。 		
		*/ 
		
	}
	 for(int i=1;i<=n;i++){
		if(book[i]==0){  //说明i号扑克牌还在手里,需要放入step号盒子
			a[step]=i;//将i号扑克牌放到第step个盒子中
			book[i]=1;//此时i号扑克牌已经被使用		
			dfs(step+1);
			/*注意这里是自己调用自己,表示此时走到了第step+1个盒子面前*/		
			book[i]=0;
			/*book[i]=0表示dfs调用结束了,换句话说就是扑克牌已经全部放完了
			  需要按照顺序将扑克牌收回,重新放,也就是前面所说的
			 */
		}
	}
	return;//这里表示这一级别的dfs函数已经结束了,返回上一级 dfs函数 


}
int main(){
	scanf("%d",&n);
	dfs(1);   //dfs函数的开始 
	return 0;
}

dfs的关键在于解决“当下该怎么做”和“下一步如何做” 

void dfs(int step){
	判断边界
	尝试每一种可能 for(i=1;i<=n;i++){
		继续下一步 dfs(step+1)
		}
	返回
}

举例:全排列

1-9 9个数凑一个等式,其中每个数由3个数字组成

2.1思路

初看这个题目,其实最容易想到的其实是暴力枚举,如果用暴力枚举的话,则需要用到9重for循环,而且每个数都不能相同。在这里就不用这种方法了。

接下来就来看看dfs的用法吧

#include<stdio.h>
int a[10],book[10],total;
//这里还有需要注意的地方C语言全局变量默认为0


void  dfs(int step){ 
	int i;
	if(step==10){ 
		if(a[1]*100+a[2]*10+a[3]+a[4]*100+a[5]*10+a[6]==a[7]*100+a[8]*10+a[9]){
			total++;
			printf("%d%d%d+%d%d%d=%d%d%d\n",a[1],a[2],a[3],a[4],a[5],a[6],a[7],a[8],a[9]);
		} 	
	return ;   
}		
	 for(int i=1;i<=9;i++){
		if(book[i]==0){  //说明i号扑克牌还在手里,需要放入step号盒子
			a[step]=i;//将i号扑克牌放到第step个盒子中
			book[i]=1;//此时i号扑克牌已经被使用		
			dfs(step+1);
			/*注意这里是自己调用自己,表示此时走到了第step+1个盒子面前*/		
			book[i]=0;
			/*book[i]=0表示dfs调用结束了,换句话说就是扑克牌已经全部放完了
			  需要按照顺序将扑克牌收回,重新放,也就是前面所说的
			 */
		}
	}
	return;//这里表示这一级别的dfs函数已经结束了,返回上一级 dfs函数 


}
int main(){
	dfs(1);   //dfs函数的开始 
	printf("%d",total/2);
	return 0;
}