算法 - 回溯算法 (类似枚举的搜索过程，通解通法美称)

什么是回溯算法

对于回溯算法的定义，百度百科上是这样描述的：回溯算法实际上一个类似枚举的搜索尝试过程，主要是在搜索尝试过程中寻找问题的解，当发现已不满足求解条件时，就“回溯”返回，尝试别的路径。回溯法是一种选优搜索法，按选优条件向前搜索，以达到目标。但当探索到某一步时，发现原先选择并不优或达不到目标，就退回一步重新选择，这种走不通就退回再走的技术为回溯法，而满足回溯条件的某个状态的点称为“回溯点”。许多复杂的，规模较大的问题都可以使用回溯法，有“通用解题方法”的美称。

看明白没，回溯算法其实就是一个不断探索尝试的过程，探索成功了也就成功了，探索失败了就在退一步，继续尝试……，

必看解析

1-什么叫回溯算法，一看就会，一写就废

2-回溯算法详解（修订版）

回溯算法的框架：

result = []
def backtrack(路径, 选择列表):
    if 满足结束条件:
        result.add(路径)
        return

    for 选择 in 选择列表:
        做选择
        backtrack(路径, 选择列表)
        撤销选择

不同数据结构的 “撤销刚刚的选择”

1.ArrayList (所有实现List接口的实现类)

ArrayList<Integer> track

track.remove(track.size()-1);

2.StringBuilder

StringBuilder builder

builder.deleteCharAt(cur.length() - 1);

必看例子

Attention: 注意“全排列”和“所有子集”中backtrack()的参数区别。

“所有子集”中有一个start参数，代表遍历到了哪里，不走回头路，是为了防止重复
“全排列”本身就是各种元素的排序，元素肯定是重复的，所有就没有这个start参数，索引始终从0开始。

全排列

LeetCode 46 - 全排列

class Solution {
    public List<List<Integer>> permute(int[] nums) {
        //暂存结果
        ArrayList<Integer> track = new ArrayList<>();
        //最终结果
        List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();
        //回溯函数
        backtrack(nums, track, result);
        return result;
    }

    private void backtrack(int[] nums, ArrayList<Integer> track, List<List<Integer>> result){
        //end condition
        if(track.size() == nums.length){
            result.add(new ArrayList(track));
            return;
        }

        //【重要】每次索引都从0开始！！！这里和“所有子集”问题不同
        for(int i = 0; i < nums.length; i++){
            //用contains判断是否存在
            if(! track.contains(nums[i])){
                track.add(nums[i]);
                backtrack(nums, track, result);
                //删除容器里，最后一个索引的值
                track.remove(track.size()-1);
            }
        }
    }
}

所有子集

Leetcode 78 - 子集

class Solution {
    public List<List<Integer>> subsets(int[] nums) {
        List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
        List<Integer> track = new ArrayList<>();

        backtrack(nums, 0, track, res);

        return res;

    }

    //【重要】注意这个参数start
    private void backtrack(int[] nums, int start, List<Integer> track, List<List<Integer>> res){
        //每一个路径，都是一个解
        //【重要】这里没有明显的一个递归出口，而是靠下面的for循环的终止条件
        //【重要】因为track是公用的，所以在加入res前，需要复制一份新的
        res.add(new ArrayList(track));
        
        //每次递归不是从0开始，而是start
        for(int i = start; i < nums.length; i++){
            //重要】i 已经放在了track暂时解中，因此在此前提下，之后的递归就要exclude这个i，那就i+1即可
            track.add(nums[i]);
            //System.out.println("track add " + nums[i]);
            backtrack(nums, i+1, track, res);
            track.remove(track.size() - 1);
        }

    }
}

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