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leetcode中如何解决组合问题

发布时间:2022-01-17 11:47:51 来源:亿速云 阅读:181 作者:小新 栏目:大数据
# LeetCode中如何解决组合问题 ## 引言 组合问题是算法面试中的高频考点,也是许多实际应用场景的抽象(如商品推荐、权限组合等)。LeetCode上常见的组合问题包括**子集生成**、**组合求和**、**排列组合**等。本文将系统性地讲解解决这类问题的思路、模板代码和优化技巧。 --- ## 一、组合问题的基本特征 组合问题通常具有以下特点: 1. **需要枚举所有可能的解**(如78.子集) 2. **解的顺序不重要**([1,2]和[2,1]视为相同) 3. **可能包含重复元素需要去重**(如40.组合总和II) 4. **常伴随剪枝条件**(如216.组合总和III) --- ## 二、核心解决思路:回溯算法 回溯法是解决组合问题的标准解法,其本质是**DFS+剪枝**的暴力搜索。 ### 1. 回溯算法框架 ```python def backtrack(路径, 选择列表): if 满足结束条件: 结果.append(路径.copy()) return for 选择 in 选择列表: if 选择不合法: # 剪枝条件 continue 做选择 backtrack(新路径, 新选择列表) 撤销选择 

2. 关键点解析

  • 路径:当前已经做出的选择
  • 选择列表:当前可以做的选择
  • 结束条件:达到决策树底层时的判断
  • 剪枝:提前排除不符合条件的路径

三、经典题型实战

1. 子集问题(78. Subsets)

问题描述:给定不含重复元素的整数数组,返回所有可能的子集。

解法

def subsets(nums): res = [] def backtrack(start, path): res.append(path.copy()) for i in range(start, len(nums)): path.append(nums[i]) backtrack(i + 1, path) path.pop() backtrack(0, []) return res 

复杂度分析: - 时间复杂度:O(N×2^N) - 空间复杂度:O(N)

2. 组合总和(39. Combination Sum)

问题描述:给定无重复元素的数组和一个目标数,找出所有和为目标数的组合(可重复使用数字)。

解法

def combinationSum(candidates, target): res = [] def backtrack(start, path, remain): if remain == 0: res.append(path.copy()) return for i in range(start, len(candidates)): if candidates[i] > remain: # 剪枝 continue path.append(candidates[i]) backtrack(i, path, remain - candidates[i]) # 注意start不+1 path.pop() backtrack(0, [], target) return res 

3. 全排列(46. Permutations)

问题描述:给定不含重复数字的数组,返回所有可能的全排列。

解法

def permute(nums): res = [] def backtrack(path, used): if len(path) == len(nums): res.append(path.copy()) return for i in range(len(nums)): if used[i]: continue used[i] = True path.append(nums[i]) backtrack(path, used) path.pop() used[i] = False backtrack([], [False]*len(nums)) return res 

四、进阶技巧

1. 剪枝优化

  • 排序预处理:对于含重复元素的问题(如40题),先排序便于剪枝
  • 提前终止:当累计值超过目标时立即停止递归

2. 去重方法

if i > start and nums[i] == nums[i-1]: # 关键去重逻辑 continue 

3. 位运算解法(适用于子集问题)

对于小规模数据(n<=32),可用位掩码枚举:

def subsets(nums): n = len(nums) return [[nums[i] for i in range(n) if mask & (1 << i)] for mask in range(1 << n)] 

五、常见错误与调试

  1. 忘记拷贝路径:直接添加path会导致结果被后续修改
  2. 错误剪枝:去重条件写错位置(应放在同一层级判断)
  3. 终止条件遗漏:特别是组合求和类问题忘记判断remain的情况

六、扩展练习

题目编号 名称 难度 核心考点
77 组合 Medium 基础回溯
90 子集II Medium 含重复元素
216 组合总和III Medium 剪枝优化
131 分割回文串 Medium 组合变种

结语

掌握组合问题的关键在于: 1. 理解回溯算法的决策树模型 2. 熟练记忆模板代码 3. 根据具体问题调整剪枝和去重逻辑

建议按照本文的顺序从简单题目开始练习,逐步过渡到复杂场景。遇到问题时,可以画出决策树帮助理解程序执行流程。 “`

(全文约1200字,实际字数可能因Markdown渲染略有差异)

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