回溯算法

回溯算法

回溯算法實際上一個類似枚舉的搜尋嘗試過程,主要是在搜尋嘗試過程中尋找問題的解,當發現已不滿足求解條件時,就“回溯”返回,嘗試別的路徑。回溯法是一種選優搜尋法,按選優條件向前搜尋,以達到目標。但當探索到某一步時,發現原先選擇並不優或達不到目標,就退回一步重新選擇,這種走不通就退回再走的技術為回溯法,而滿足回溯條件的某個狀態的點稱為“回溯點”。許多複雜的,規模較大的問題都可以使用回溯法,有“通用解題方法”的美稱。

來源

回溯算法也叫試探法,它是一種系統地搜尋問題的解的方法。

用回溯算法解決問題的一般步驟:

1、 針對所給問題,定義問題的解空間,它至少包含問題的一個(最優)解。

2 、確定易於搜尋的解空間結構,使得能用回溯法方便地搜尋整個解空間 。

3 、以深度優先的方式搜尋解空間,並且在搜尋過程中用剪枝函式避免無效搜尋。

確定了解空間的組織結構後,回溯法就從開始結點(根結點)出發,以深度優先的方式搜尋整個解空間。這個開始結點就成為一個活結點,同時也成為當前的擴展結點。在當前的擴展結點處,搜尋向縱深方向移至一個新結點。這個新結點就成為一個新的活結點,並成為當前擴展結點。如果在當前的擴展結點處不能再向縱深方向移動,則當前擴展結點就成為死結點。此時,應往回移動(回溯)至最近的一個活結點處,並使這個活結點成為當前的擴展結點。回溯法即以這種工作方式遞歸地在解空間中搜尋,直至找到所要求的解或解空間中已沒有活結點時為止。

基本思想

回溯算法的基本思想是:從一條路往前走,能進則進,不能進則退回來,換一條路再試。八皇后問題就是回溯算法的典型,第一步按照順序放一個皇后,然後第二步符合要求放第2個皇后,如果沒有位置符合要求,那么就要改變第一個皇后的位置,重新放第2個皇后的位置,直到找到符合條件的位置就可以了。回溯在迷宮搜尋中使用很常見,就是這條路走不通,然後返回前一個路口,繼續下一條路。回溯算法說白了就是窮舉法。不過回溯算法使用剪枝函式,剪去一些不可能到達 最終狀態(即答案狀態)的節點,從而減少狀態空間樹節點的生成。回溯法是一個既帶有系統性又帶有跳躍性的的搜尋算法。它在包含問題的所有解的解空間樹中,按照深度優先的策略,從根結點出發搜尋解空間樹。算法搜尋至解空間樹的任一結點時,總是先判斷該結點是否肯定不包含問題的解。如果肯定不包含,則跳過對以該結點為根的子樹的系統搜尋,逐層向其祖先結點回溯。否則,進入該子樹,繼續按深度優先的策略進行搜尋。回溯法在用來求問題的所有解時,要回溯到根,且根結點的所有子樹都已被搜尋遍才結束。而回溯法在用來求問題的任一解時,只要搜尋到問題的一個解就可以結束。這種以深度優先的方式系統地搜尋問題的解的算法稱為回溯法,它適用於解一些組合數較大的問題。

算法框架

(pascal語言)

(c++)以下以一道題目為例,素數環問題

將從1到n這n個整數圍成一個圓環,若其中任意2個相鄰的數字相加,結果均為素數,那么這個環就成為 素數環。

典型例題

問題描述

八皇后問題:在8×8格的西洋棋上擺放八個皇后,使其不能互相攻擊,即任意兩個皇后都不能處於同一行、同一列或同一斜線上,問有多少種擺法。

代碼

經典計算機算法介紹

算法是計算機科學中一門古老而常新的學科,就像一個人的思維能力一樣,其重要性對於計算機性能的分析、套用與改進有著至不言而喻的地位。而隨著計算機科學技術的發展,新的算法也隨著新的套用漸漸出現,但總有一些算法由於其本身具有的特點以及對計算機科學發展做出的卓越貢獻而成為經典,本任務就是要介紹這些經典算法。

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