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“思想”并不是一坨剪不断理还乱、学了只能用来吹水的虚无概念。“思想”本质上就是套路, 而且是普适性非常强的套路
在研究递归问题时,我觉得很有必要先了解 for 循环里面的递归是怎么一个执行顺序,否 则直接往下学会很懵逼,看不懂代码
循环下的递归执行
先看一段代码:
let num = 1
function cycle(){
console.log("111")
if(num<3){
num++
console.log("222")
cycle()
console.log("num",num)
}
console.log("最后执行")
}
cycle()
执行结果:
111
222
111
222
111
最后执行
num 3
最后执行
num 3
最后执行
第二段代码
function cycle(num){
if(num === 3){
return
}
console.log("111")
for(let i=0;i<3;i++){
console.log("222")
cycle(num+1)
console.log("333")
}
console.log("最后执行")
}
cycle(0)
这个执行就是下面解法的过程
递归是一个同步执行的过程,如果实在看不懂,就把递归函数展开研究。。。
全排列问题-递归思想
题目描述:给定一个没有重复数字的序列,返回其所有可能的全排列。
示例:
输入: [1,2,3]
输出: [
[1,2,3],
[1,3,2],
[2,1,3],
[2,3,1],
[3,1,2],
[3,2,1]
]
这题的结果数量应该就是 m*(m-1) = 6
我们这样去思考,题目中不变的是“坑位”,我们手里有三张牌,我们要把牌发到坑位中。第 一个坑位有三张牌能选,第二个坑位有两张,第三个坑位没得选。
现在来看,这个问题不就是一个 DFS 问题,解题思路就是递归。
const permute = (nums)=>{
let res = [] // 结果数组
dfs([]) // 传入的 path 用来接收当前的排序内容
function dfs(path){
// 当 path 的长度等于数组 nums 的长度时,则 把结果放到 res 中
if(path.length === nums.length){
res.push([...path]) // 将 path 结果深拷贝放入 res 中,不深拷贝的话后面结果都是同一个地址
return
}
// 遍历 nums 数组,去给 path 赋值
for(let i = 0;i< nums.length;i++){
// 当 path 中存在遍历值,则跳出 continue
if(path.includes(nums[i])){
continue
}
// 如果 path 不存在当前遍历值
path.push(nums[i]) // 将当前遍历值放到 path 中
// 然后递归调用 dfs,将 path 传入,只有当 path 的长度满足要求了才 return
dfs(path)
// 这个语句其实就是回溯,此时已经获取到了一个结果 path
// 当递归执行完了,他会继续执行之前入栈后的代码(path.pop()),执行多少次,得看它被入栈了多少次,这里取决于 path.includes(nums[i])
// 此时结点就是在最后一层,它需要返回到第二层甚至是第一层
// 至于返回到那一层取决于 pop 掉一个值后,当前的遍历循环中是否满足 path.includes(nums[i],不满足则继续回溯,继续 pop
// 就相当于二叉树的左序遍历。
path.pop()
}
}
// 返回结果
return res
}
我们也可以使用一个 Map 去记录已经取过的值,避免重复
const permute = function(nums) {
// 缓存数组的长度
const len = nums.length
// curr 变量用来记录当前的排列内容
const curr = []
// res 用来记录所有的排列顺序
const res = []
// visited 用来避免重复使用同一个数字
const visited = {}
// 定义 dfs 函数,入参是坑位的索引(从 0 计数)
function dfs(nth) {
// 若遍历到了不存在的坑位(第 len+1 个),则触碰递归边界返回
if(nth === len) {
// 此时前 len 个坑位已经填满,将对应的排列记录下来
res.push(curr.slice())
return
}
// 检查手里剩下的数字有哪些
for(let i=0;i<len;i++) {
// 若 nums[i] 之前没被其它坑位用过,则可以理解为“这个数字剩下了”
if(!visited[nums[i]]) {
// 给 nums[i] 打个“已用过”的标
visited[nums[i]] = 1
// 将nums[i]推入当前排列
curr.push(nums[i])
// 基于这个排列继续往下一个坑走去
dfs(nth+1)
// nums[i]让出当前坑位
curr.pop()
// 下掉“已用过”标识
visited[nums[i]] = 0
}
}
}
// 从索引为 0 的坑位(也就是第一个坑位)开始 dfs
dfs(0)
return res
};
组合问题:变化的“坑位”,不变的“套路”
题目描述:给定一组不含重复元素的整数数组 nums,返回该数组所有可能的子集(幂集 )。说明:解集不能包含重复的子集。
示例: 输入: nums = [1,2,3]
输出:
[ [3], [1], [2],[1,3],[2,3],[1,2],[1,2,3],[] ]
跟上题对比:多了一个取不去取值的判断,但是不判断顺序,也没有限制取的个数
// 入参是一个数组
const subsets = function(nums) {
// 初始化结果数组
const res = []
// 缓存数组长度
const len = nums.length
// 初始化组合数组
const subset = []
// 进入 dfs
dfs(0)
// 定义 dfs 函数,入参是 nums 中的数字索引
function dfs(index) {
// 每次进入,都意味着组合内容更新了一次,故直接推入结果数组
res.push(subset.slice())
// 从当前数字的索引开始,遍历 nums
for(let i=index;i<len;i++) {
subset.push(nums[i])
dfs(i+1)
subset.pop()
}
}
// 返回结果数组
return res
};
看不懂把 dfs 展开
function dfs(index) {
res.push(subset.slice())
for(let i=index;i<len;i++) { 三次 pop 变成 [],i=1,又继续往下走;两次pop又变成[],i=2
subset.push(nums[i]) i=0,结果 [1];第二遍往下走 i=1,结果 [2];第三遍往下走 i=2.结果[3]
{
res.push(subset.slice())
for(let i=index;i<len;i++) { 两次 pop 变成 [1],i = 2,所以结果[1,3];第二遍往下走 i=2,结果 [2,3]
subset.push(nums[i]) i=1, 结果 [1,2]
{
res.push(subset.slice())
for(let i=index;i<len;i++) {
subset.push(nums[i]) i=2 结果 [1,2,3]
{
res.push(subset.slice())
}
subset.pop() pop:变成 [1,2]
}
}
subset.pop() pop:变成 [1]
}
subset.pop() pop:变成 []
}
subset.pop()
}
}
限定组合问题:及时回溯,即为“剪枝”
题目描述:给定一组不含重复元素的整数数组 nums,返回该数组所有可能的子集(幂集 )。说明:解集不能包含重复的子集。
示例: 输入: n = 4, k = 2
输出:
[
[2,4],
[3,4],
[2,3],
[1,2],
[1,3],
[1,4],
]
跟第二题相比,只是限定了数组的大小,在出结果那里限制一些临界条件即可
const combine = function(n, k) {
// 初始化结果数组
const res = []
// 初始化组合数组
const subset = []
// 进入 dfs,起始数字是1
dfs(1)
// 定义 dfs 函数,入参是当前遍历到的数字
function dfs(index) {
if(subset.length === k) {
res.push(subset.slice())
return
}
// 从当前数字的值开始,遍历 index-n 之间的所有数字
for(let i=index;i<=n;i++) {
// 这是当前数字存在于组合中的情况
subset.push(i)
// 基于当前数字存在于组合中的情况,进一步 dfs
dfs(i+1)
// 这是当前数字不存在与组合中的情况
subset.pop()
}
}
// 返回结果数组
return res
};
递归与回溯问题——解题模板总结
什么时候用
看两个特征:
- 题目中暗示了一个或多个解,并且要求我们详尽地列举出每一个解的内容时,一定要想到 DFS、想到递归回溯。
- 题目经分析后,可以转化为树形逻辑模型求解。
怎么用
一个模型——树形逻辑模型;两个要点——递归式和递归边界。
树形逻辑模型的构建,关 键在于找“坑位”,一个坑位就对应树中的一层,每一层的处理逻辑往往是一样的,这个逻辑 就是递归式的内容。至于递归边界,要么在题目中约束得非常清楚、要么默认为“坑位”数量 的边界。
用伪代码总结一下编码形式,大部分的题解都符合以下特征:
function xxx(入参) {
前期的变量定义、缓存等准备工作
// 定义路径栈
const path = []
// 进入 dfs
dfs(起点)
// 定义 dfs
dfs(递归参数) {
if(到达了递归边界) {
结合题意处理边界逻辑,往往和 path 内容有关
return
}
// 注意这里也可能不是 for,视题意决定
for(遍历坑位的可选值) {
path.push(当前选中值)
处理坑位本身的相关逻辑
path.pop()
}
}
}