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LeetCode算法题77题:进阶组合练习

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LeetCode 第 77 题:组合

欢迎来到算法学习之旅!今天,我们将深入探究 LeetCode 第 77 题:组合。这道中等题将带领我们深入理解组合的本质,并提升我们的算法技能。

什么是组合?

在数学中,组合是指从一组元素中选取特定数量元素的子集,元素的顺序无关紧要。例如,对于集合 {1, 2, 3},有两个不同的组合可以求和为 3:{1, 2} 和 {1, 3}。

LeetCode 第 77 题:组合

在 LeetCode 第 77 题中,我们给定一个整数数组 candidates 和一个目标和 target。我们的任务是找出所有可能的组合,使得这些组合中元素的和等于 target

举个例子,如果 candidates 为 [1, 2, 3],target 为 4,那么解集为:

  • [1, 1, 1, 1]
  • [1, 1, 2]
  • [1, 2, 1]
  • [2, 2]

解题思路:回溯法

解决 LeetCode 第 77 题组合问题,我们可以采用回溯法。回溯法是一种深度优先搜索算法,它通过尝试所有可能的路径,并在遇到死路时回溯到上一步。

步骤 1:排序

首先,我们将 candidates 数组排序。这样可以帮助我们在回溯过程中避免重复的组合。

步骤 2:递归

我们从 candidates 数组的第一个元素开始。我们可以选择将其包含在当前组合中,也可以不包含。如果包含,我们将继续递归地探索其余元素;如果排除,我们将直接跳到下一个元素。

步骤 3:检查和

在每个递归调用中,我们都会检查当前组合的和是否等于 target。如果相等,我们将此组合添加到结果集中。

步骤 4:回溯

如果当前组合的和大于 target,或者我们已经尝试了所有可能的组合,我们将回溯到上一步。

代码示例(Python)

def combinationSum(candidates, target):
    result = []
    candidates.sort()  # 排序,以便于回溯

    def backtrack(start, current, total):
        if total == target:
            result.append(current.copy())
            return

        for i in range(start, len(candidates)):
            if total + candidates[i] > target:
                break
            current.append(candidates[i])
            backtrack(i, current, total + candidates[i])
            current.pop()

    backtrack(0, [], 0)
    return result

总结

通过解决 LeetCode 第 77 题组合,我们不仅学习了如何求解组合问题,还掌握了一种强大的算法技术——回溯法。回溯法广泛应用于各种计算机科学领域,包括图论、搜索和规划。

常见问题解答

  1. 什么是动态规划?它与回溯法有什么区别?

动态规划是一种自底向上的方法,它通过存储子问题的解来避免重复计算。而回溯法是一种自顶向下的方法,它通过尝试所有可能的路径来搜索解决方案。

  1. 回溯法的时间复杂度是多少?

回溯法的最坏情况时间复杂度为 O(n^k),其中 n 是候选元素的数量,k 是目标和。

  1. 如何避免回溯法中的重复?

我们可以使用剪枝技术,例如在排序后的数组中跳过重复的元素。

  1. 回溯法可以用来解决哪些其他问题?

回溯法可以用来解决各种问题,包括 N 皇后问题、子集和问题、排列问题等。

  1. 回溯法有哪些优点?

回溯法的一个主要优点是它的简单性和灵活性。它易于理解和实现,并且可以应用于各种问题。