算法学习 day25 回溯算法04

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491. 非递减子序列

文章讲解

题目:给你一个整数数组 nums ,找出并返回所有该数组中不同的递增子序列,递增子序列中 至少有两个元素 。你可以按 任意顺序 返回答案。

数组中可能含有重复元素,如出现两个整数相等,也可以视作递增序列的一种特殊情况。

 

示例 1:

输入: nums = [4,6,7,7]
输出: [[4,6],[4,6,7],[4,6,7,7],[4,7],[4,7,7],[6,7],[6,7,7],[7,7]]

示例 2:

输入: nums = [4,4,3,2,1]
输出: [[4,4]]

 

提示:

  • 1 <= nums.length <= 15
  • -100 <= nums[i] <= 100

思路:

递增子序列,注意子序列是可以不连续的(子数组是连续的),这道题和子集问题很像,遍历树上每个节点。
注意:
1 递增子序列,至少两个元素(不能为空!)
2 *** 递增子序列不能对原数组排序,否则全是递增子序列了。
3 需要对树层进行去重,由于不是递增的,需要用set进行去重。并且如果nums[i]比track[-1]小也要跳过;

class Solution:
    def findSubsequences(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        self.result = []
        self.track = []
        self.backtrack(nums, 0)
        return self.result

    def backtrack(self, nums: List[int], start:int) -> None:
        # 终止条件:每次都把path加进结果(空集不算)
        if len(self.track)>1:
            self.result.append(self.track[:])

        # for
        seen = set()
        for i in range(start,len(nums)):
            # 要去重
            if (self.track and nums[i]<self.track[-1]) or nums[i] in seen:
                continue

            seen.add(nums[i]) # 横向的去重,和递归无关
            self.track.append(nums[i])
            self.backtrack(nums, i+1)
            self.track.pop()


46. 全排列

文章讲解

题目:给定一个不含重复数字的数组 nums ,返回其 所有可能的全排列 。你可以 按任意顺序 返回答案。

 

示例 1:

输入: nums = [1,2,3]
输出: [[1,2,3],[1,3,2],[2,1,3],[2,3,1],[3,1,2],[3,2,1]]

示例 2:

输入: nums = [0,1]
输出: [[0,1],[1,0]]

示例 3:

输入: nums = [1]
输出: [[1]]

 

提示:

  • 1 <= nums.length <= 6
  • -10 <= nums[i] <= 10
  • nums 中的所有整数 互不相同

思路:

全排列是有序的,[1,2][2,1]是不同的集合,所以不需要像组合一样用start来去重;但是需要纵向的树枝去重,例如123第一次[1],第二次不能取相同的元素[1,1],而是可以[1,2],[1,3],所以需要使用used树枝去重
终止条件:len(track)=len(nums)
class Solution:
    def permute(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        self.result = []
        self.track = []
        self.used = [False] * len(nums)
        self.backtrack(nums)
        return self.result

    
    def backtrack(self, nums: List[int]) ->None:
        # 终止条件
        if len(self.track) == len(nums):
            self.result.append(self.track[:])
            return
        
        # 横向遍历
        for i in range(len(nums)):
            if self.used[i]: continue
            # 做选择
            self.used[i] = True
            self.track.append(nums[i])
            # 纵向遍历
            self.backtrack(nums)
            # 撤销选择
            self.used[i] = False
            self.track.pop()

47. 全排列 II

文章讲解

题目:给定一个可包含重复数字的序列 nums ,按任意顺序 返回所有不重复的全排列。

 

示例 1:

输入: nums = [1,1,2]
输出:
[[1,1,2],
 [1,2,1],
 [2,1,1]]

示例 2:

输入: nums = [1,2,3]
输出: [[1,2,3],[1,3,2],[2,1,3],[2,3,1],[3,1,2],[3,2,1]]

 

提示:

  • 1 <= nums.length <= 8
  • -10 <= nums[i] <= 10

思路:在上述无重复元素的排列基础上改两个地方:

1 对元素数组排序
2 for循环横向遍历时候进行去重。


去重条件首先是和前一个元素相同nums[i] == nums[i-1];
然后是需要通过used[i-1]=False来确定是同一个树层 (例如[1,1,2],第一个集合是[1,2],第二个也是[1,2]这时候要去重)。
如果used[i-1]=True说明当前元素进入了上一个元素的树枝,或者说进了一个集合。([1,1]同一个集合不用去重)
class Solution:
    def permuteUnique(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        self.result = []
        self.track = []
        self.used = [False] * len(nums)
        nums.sort() # <=1 排序
        self.backtrack(nums)
        return self.result

    
    def backtrack(self, nums: List[int]) ->None:
        # 终止条件
        if len(self.track) == len(nums):
            self.result.append(self.track[:])
            return
        
        # 横向遍历
        for i in range(len(nums)):
            if self.used[i]: continue
            if i>0 and nums[i] == nums[i-1] and not self.used[i-1]: # <=2 树层去重(注意需要判断used[i-1]=false,来判断是同层的重复元素(进入backtrack后纵向遍历,used=true所以是树层遍历))
                continue
            # 做选择
            self.used[i] = True
            self.track.append(nums[i])
            # 纵向遍历
            self.backtrack(nums)
            # 撤销选择
            self.used[i] = False
            self.track.pop()