# 本周小结!(回溯算法系列三)
# 周一
在回溯算法:求子集问题(二) (opens new window)中,开始针对子集问题进行去重。
本题就是回溯算法:求子集问题! (opens new window)的基础上加上了去重,去重我们在回溯算法:求组合总和(三) (opens new window)也讲过了。
所以本题对大家应该并不难。
树形结构如下:
# 周二
在回溯算法:递增子序列 (opens new window)中,处处都能看到子集的身影,但处处是陷阱,值得好好琢磨琢磨!
树形结构如下:
回溯算法:递增子序列 (opens new window)留言区大家有很多疑问,主要还是和回溯算法:求子集问题(二) (opens new window)混合在了一起。
详细在本周小结!(回溯算法系列三)续集 (opens new window)中给出了介绍!
# 周三
我们已经分析了组合问题,分割问题,子集问题,那么回溯算法:排列问题! (opens new window) 又不一样了。
排列是有序的,也就是说[1,2] 和[2,1] 是两个集合,这和之前分析的子集以及组合所不同的地方。
可以看出元素1在[1,2]中已经使用过了,但是在[2,1]中还要在使用一次1,所以处理排列问题就不用使用startIndex了。
如图:
大家此时可以感受出排列问题的不同:
- 每层都是从0开始搜索而不是startIndex
- 需要used数组记录path里都放了哪些元素了
# 周四
排列问题也要去重了,在回溯算法:排列问题(二) (opens new window)中又一次强调了“树层去重”和“树枝去重”。
树形结构如下:
这道题目神奇的地方就是used[i - 1] == false也可以,used[i - 1] == true也可以!
我就用输入: [1,1,1] 来举一个例子。
树层上去重(used[i - 1] == false),的树形结构如下:
树枝上去重(used[i - 1] == true)的树型结构如下:
可以清晰的看到使用(used[i - 1] == false),即树层去重,效率更高!
# 性能分析
之前并没有分析各个问题的时间复杂度和空间复杂度,这次来说一说。
这块网上的资料鱼龙混杂,一些所谓的经典面试书籍根本不讲回溯算法,算法书籍对这块也避而不谈,感觉就像是算法里模糊的边界。
所以这块就说一说我个人理解,对内容持开放态度,集思广益,欢迎大家来讨论!
子集问题分析:
- 时间复杂度:$O(n × 2^n)$,因为每一个元素的状态无外乎取与不取,所以时间复杂度为$O(2^n)$,构造每一组子集都需要填进数组,又有需要$O(n)$,最终时间复杂度:$O(n × 2^n)$。
- 空间复杂度:$O(n)$,递归深度为n,所以系统栈所用空间为$O(n)$,每一层递归所用的空间都是常数级别,注意代码里的result和path都是全局变量,就算是放在参数里,传的也是引用,并不会新申请内存空间,最终空间复杂度为$O(n)$。
排列问题分析:
- 时间复杂度:$O(n!)$,这个可以从排列的树形图中很明显发现,每一层节点为n,第二层每一个分支都延伸了n-1个分支,再往下又是n-2个分支,所以一直到叶子节点一共就是 n * n-1 * n-2 * ..... 1 = n!。每个叶子节点都会有一个构造全排列填进数组的操作(对应的代码:
result.push_back(path)
),该操作的复杂度为$O(n)$。所以,最终时间复杂度为:n * n!,简化为$O(n!)$。 - 空间复杂度:$O(n)$,和子集问题同理。
组合问题分析:
- 时间复杂度:$O(n × 2^n)$,组合问题其实就是一种子集的问题,所以组合问题最坏的情况,也不会超过子集问题的时间复杂度。
- 空间复杂度:$O(n)$,和子集问题同理。
一般说道回溯算法的复杂度,都说是指数级别的时间复杂度,这也算是一个概括吧!
# 总结
本周我们对子集问题进行了去重 (opens new window),然后介绍了和子集问题非常像的递增子序列 (opens new window),如果还保持惯性思维,这道题就可以掉坑里。
接着介绍了排列问题! (opens new window),以及对排列问题如何进行去重 (opens new window)。
最后我补充了子集问题,排列问题和组合问题的性能分析,给大家提供了回溯算法复杂度的分析思路。