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C++怎么实现回溯算法_C++组合问题教程【搜索】

尼克

尼克

发布时间:2026-02-26 12:30:11

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来源于php中文网

原创

回溯函数需保证路径记录与选择撤销对称:漏解因pop_back()未配对,重复因选择范围失控;状态量作参数、输入数据传const引用、path传引用并严格配对push/pop;used数组比find更高效可靠,含重元素时需加同层去重剪枝;n皇后斜线冲突用abs(row-i)==abs(col-queens[i])验证。

c++怎么实现回溯算法_c++组合问题教程【搜索】

回溯函数怎么写才不会漏解或重复

回溯本质是 DFS 枚举,关键在「路径记录」和「选择撤销」是否对称。漏解往往因为 pop_back() 没配对,重复则多因没控制好选择范围(比如全排列用了 for (int i = 0; i 却没用 <code>visited 数组)。

  • 子集/组合类问题:用下标 i 控制“只能往后选”,避免 [1,2] 和 [2,1] 被当成两个不同组合
  • 全排列类问题:必须用 vector<bool> visited</bool> 或原地交换 + 回滚,不能只靠下标
  • 每次递归前做选择,递归后立刻 pop_back()swap() 恢复——这两步必须严格成对出现

backtrack 的参数设计为什么影响剪枝效率

参数传值还是传引用,直接决定能否提前剪枝。比如 0-1 背包中,若把当前重量 currentWeight 当作局部变量计算,每次递归都得重算;而作为参数传入,就能在进入子树前判断 currentWeight + w[i] > capacity 直接 return。

  • 频繁变化的状态量(如和、深度、坐标)建议作为参数传递,便于约束函数快速判断
  • 只读的输入数据(如 nums, board)传 const 引用,避免拷贝开销
  • 路径容器 path 传引用,但注意:若在递归前 push_back(),就必须在递归后 pop_back();若想免去手动恢复,可传值(但会多一次 vector 拷贝)

为什么 used 数组比 find(path.begin(), path.end(), nums[i]) != path.end() 更可靠

后者在每次循环里遍历当前路径,时间复杂度从 O(1) 变成 O(n),全排列总复杂度从 O(n×n!) 恶化到 O(n²×n!),n=10 就明显卡顿;更麻烦的是,它无法区分重复元素位置——当 nums 含重复值时(如 [1,1,2]),这种写法会生成重复排列。

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  • used[i] 是 O(1) 查找,且天然绑定索引,能精准控制每个位置是否被用过
  • 遇到含重复数字的数组(如全排列 II),还需配合 if (i > 0 && nums[i] == nums[i-1] && !used[i-1]) continue; 跳过同层等值分支
  • 别用 setfind 替代 used 数组,除非你明确接受性能惩罚

N皇后验证冲突为什么用 abs(row - i) == abs(col - queens[i])

这是判断两个皇后是否在同一斜线的最简数学表达。行差和列差绝对值相等,就说明它们在同一条 45° 或 135° 斜线上。写成循环逐格检查不仅慢,还容易漏掉边界条件。

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  • 每放一个新皇后,只需遍历已放置的 queens[0..row-1],检查列冲突 col == queens[i] 和斜线冲突 abs(row - i) == abs(col - queens[i])
  • 不要用二维数组存棋盘再扫描整行/整列——那是 O(n) 验证,而上述方式是 O(row)
  • 斜线公式记不住?画个 4×4 棋盘标两组坐标试试:(0,0)(2,2)abs(0-2)==abs(0-2) 成立;(1,3)(3,1)abs(1-3)==abs(3-1) 也成立

回溯最难的不是写递归,而是判断“什么时候该停、什么时候该剪、什么时候该换路”。这三个动作全靠你在 if 条件里写对逻辑,而不是靠多跑几轮调试猜出来。

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