算法详解之回溯法具体实现_C 语言

理论辅助:

回溯算法也叫试探法,它是一种系统地搜索问题的解的方法。回溯算法的基本思想是:从一条路往前走,能进则进,不能进则退回来,换一条路再试。用回溯算法解决问题的一般步骤为:

1、定义一个解空间,它包含问题的解。

2、利用适于搜索的方法组织解空间。

3、利用深度优先法搜索解空间。

4、利用限界函数避免移动到不可能产生解的子空间。

问题的解空间通常是在搜索问题的解的过程中动态产生的,这是回溯算法的一个重要特性。

还是那个基调,不喜欢纯理论的东西,喜欢使用例子来讲诉理论,在算法系列总结:动态规划(解公司外包成本问题) 的那一节里面 我们举得是经典的0-1背包问题,在回溯算法里面也有一些很经典的问题,当然,动态规划的0-1背包问题其实也可以使用回溯算法来解。在诸如此类似的求最优解的问题中,大部分其实都可以用回溯法来解决,可以认为回溯算法一个”通用解题法“,这是由他试探性的行为决定的,就好比求一个最优解,我可能没有很好的概念知道怎么做会更快的求出这个最优解,但是我可以尝试所有的方法,先试探性的尝试每一个组合,看看到底通不通,如果不通,则折回去,由最近的一个节点继续向前尝试其他的组合,如此反复。这样所有解都出来了,在做一下比较,能求不出最优解吗?

例子先行,现在我们来看看经典的N后问题

问题描述:在n*n格的棋盘上放置彼此不受攻击的n个皇后。按照国际象棋的规矩,皇后可以攻击与之处在同一行或同一列或同一斜线上的棋子。n后问题等价于在n*n格的棋盘上方置n个皇后,任何2个皇后不放在同一行或同一列或同一斜线上。我们需要求的是可放置的总数。
 

基本思路:   用n元组x[1;n]表示n后问题的解。其中,x[i]表示皇后i放置在棋盘的第i行的第x[i]列。由于不容许将2个皇后放在同一列上,所以解向量中的x[i]互不相同。2个皇后不能放在同一斜线上是问题的隐约束。对于一般的n后问题,这一隐约束条件可以化成显约束的形式。如果将n*n 格的棋盘看做二维方阵,其行号从上到下,列号从左到右依次编号为1,2,...n。从棋盘左上角到右下角的主对角线及其平行线(即斜率为-1的各斜线)上,2个下标值的差(行号-列号)值相等。同理,斜率为+1的每条斜线上,2个下标值的和(行号+列号)值相等。因此,若2个皇后放置的位置分别是(i,j)和(k,l),且 i-j = k -l 或 i+j = k+l,则说明这2个皇后处于同一斜线上。以上2个方程分别等价于i-k = j-l 和 i-k =l-j。由此可知,只要|i-k|=|l-j|成立,就表明2个皇后位于同一条斜线上。

1、从空棋盘起,逐行放置棋子。
2、每在一个布局中放下一个棋子,即推演到一个新的布局。
3、如果当前行上没有可合法放置棋子的位置,则回溯到上一行,重新布放上一行的棋子。
代码:

复制代码 代码如下:

#include <stdio.h> 
#include <math.h> 
#include<stdlib.h> 
static int n,x[1000]; 
static    long sum; 
int Place(int k) 

for(int j=1;j <k; j++) 
    if((abs(k-j) == abs(x[j]-x[k]))||(x[j]==x[k])) return 0; 
     return 1; 
  }

void Backtrak(int t) 

   if(t>n) sum++; 
   else 
       for(int i=1; i <= n; i++) 
       { 
            x[t] =i; 
            if(Place(t))Backtrak(t+1); 
       } 
}

int main() 

    int nn; 
    while(scanf("%d",&nn)!=EOF) 
    { 
    n=nn; 
    sum=0; 
    for(int i=0;i<=n;i++) 
    x[i]=0; 
    Backtrak(1); 
    printf("%d\n",sum); 

}

这段代码有必要解释一下,Place(int)即尝试看是否可以,如果不可以则回退到t+1层,再尝试其他的组合。

这里也道出了回溯算法的核心思想: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

算法实践:

问题描述:在一个n*n的网格里,每个网格可能为“墙壁”(用‘X'表示)和“街道”(用‘.'表示)。现在在街道放置碉堡,每个碉堡可以向上下左右四个方向开火,子弹射程无限远。墙壁可以阻挡子弹。问最多能放置多少个碉堡,使它们彼此不会互相摧毁。

如下面四张图,墙壁用黑正方形表示,街道用空白正方形表示,圆球就代表碉堡。1,2,3是正确的,4,5是错误的。以为4,5里面在某一行或者某一列有两个碉堡,这样他们就会互相攻击了。意思明白了吗?可能我的表达很不清晰,呵呵….

输入输出示例

Sample input:
      ——————输入的n值 
.X.. 
.... 

XX..
.... 

XX 
.X 
.X. 
X.X 
.X. 
.... 
.... 
.... 
....

Sample output:

初拿到这个问题,你会不会想到回溯算法呢?有人说遍历墙的位置,然后再墙的上下左右四个格子放置碉堡会得到最优解,这个我没有验证过,细细的用笔画了画,好像是这么回事,但是很多时候要知道最优解用什么方法是很难发现的,利用通用解题方法回溯法,我们可以在一片茫然的时候开始我们的编程

首先我们来分析一下这个问题:使用回溯法,我们尝试每一种可能放置的情况,然后进行判断是否满足要求,若不满足,尝试放到下一个单元格,如此反复,最终,我们将所有可能放置的情况全部遍历出来了,连所有情况都出来了,难不成还找不到最优解吗?哈哈。。说做就做…

复制代码 代码如下:

#include <stdio.h>
     char map[4][4];
     int best,n;
     int canput(int row, int col)
     {
        int i;
        for (i = row - 1; i >= 0; i--)
        {
          if (map[i][col] == 'o') return 0;
          if (map[i][col] == 'x') break;
        }
        for (i = col - 1; i >= 0; i--)
        {
          if (map[row][i] == 'o') return 0;
          if (map[row][i] == 'x') break;
        }
        return 1;
     }

     void solve(int k,int tot)
     {
        int x,y;
        if(k==n*n)
        {
          if(tot>best)
          {
           best=tot;   return;
          }
        }
        else
        {
          x=k/n;
          y=k%n;
          if((map[x][y]=='.') && (canput(x,y) ) )
          {
            map[x][y]='o';
            solve(k+1,tot+1);
            map[x][y]='.';
          }
         solve(k+1,tot);
         }
      }

     int main()
     {
        int i,j;
        scanf("%d",&n);
        while(n>0)
        {
          for(i=0;i< n;i++)
             for(j=0;j< n;j++)
                 scanf("%1s",&map[i][j]);
          best=0;
          solve(0,0);
          printf("%d\n",best);
          n=0;                            
          scanf("%d",&n);
        }
        return 0;
 }

对上面的代码做一下点解释,canput是做检验的,检验放在某个地点到底行不行得通,solve才是真正进行递归回溯的函数。。

时间: 2024-08-22 14:22:30

算法详解之回溯法具体实现_C 语言的相关文章

算法详解之分支限界法的具体实现_C 语言

首先我们来关注一个问题: 问题描述: 布线问题:印刷电路板将布线区域划分成n×m个方格阵列,要求确定连接方格阵列中的方格a的中点到方格b的中点的最短布线方案.在布线时,电路只能沿直线或直角布线,为了避免线路相交,已布了线的方格做了封锁标记,其他线路不允许穿过被封锁的方格.如下图所示:   算法思路: 布线问题的解空间是一个图,则从起始位置a开始将它作为第一个扩展结点.与该扩展结点相邻并可达的方格成为可行结点被加入到活结点队列中,并且将这些方格标记为1,即从起始方格a到这些方格的距离为1.接着,从

算法详解之分治法具体实现_C 语言

分治算法的基本思想是将一个规模为N的问题分解为K个规模较小的子问题,这些子问题相互独立且与原问题性质相同.求出子问题的解,就可得到原问题的解. 分治法解题的一般步骤: (1)分解,将要解决的问题划分成若干规模较小的同类问题: (2)求解,当子问题划分得足够小时,用较简单的方法解决: (3)合并,按原问题的要求,将子问题的解逐层合并构成原问题的解. 一言以蔽之:分治法的设计思想是,将一个难以直接解决的大问题,分割成一些规模较小的相同问题,以便各个击破,分而治之. 在认识分治之前很有必要先了解一下递

C++回溯法实例分析_C 语言

本文实例讲述了C++的回溯法,分享给大家供大家参考之用.具体方法分析如下: 一般来说,回溯法是一种枚举状态空间中所有可能状态的系统方法,它是一个一般性的算法框架. 解向量a=(a1, a2, ..., an),其中每个元素ai取自一个有限序列集Si,这样的解向量可以表示一个排列,其中ai是排列中的第i个元素,也可以表示子集S,其中ai为真当且仅当全集中的第i个元素在S中:甚至可以表示游戏的行动序列或者图中的路径. 在回溯法的每一步,我们从一个给定的部分解a={a1, a2, ..., ak}开始

详解C++编程中的析构函数_C 语言

C++析构函数 创建对象时系统会自动调用构造函数进行初始化工作,同样,销毁对象时系统也会自动调用一个函数来进行清理工作(例如回收创建对象时消耗的各种资源),这个函数被称为析构函数. 析构函数(Destructor)也是一种特殊的成员函数,没有返回值,不需要用户调用,而是在销毁对象时自动执行.与构造函数不同的是,析构函数的名字是在类名前面加一个"~"符号. 注意:析构函数没有参数,不能被重载,因此一个类只能有一个析构函数.如果用户没有定义,那么编译器会自动生成. 析构函数举例: #inc

实例详解C/C++中extern关键字_C 语言

1 基本解释:extern可以置于变量或者函数前,以标示变量或者函数的定义在别的文件中,提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义.此外extern也可用来进行链接指定. 也就是说extern有两个作用,第一个,当它与"C"一起连用时,如: extern "C" void fun(int a, int b);则告诉编译器在编译fun这个函数名时按着C的规则去翻译相应的函数名而不是C++的,C++的规则在翻译这个函数名时会把fun这个名字变得面目全非,可能是f

深入遍历二叉树的各种操作详解(非递归遍历)_C 语言

先使用先序的方法建立一棵二叉树,然后分别使用递归与非递归的方法实现前序.中序.后序遍历二叉树,并使用了两种方法来进行层次遍历二叉树,一种方法就是使用STL中的queue,另外一种方法就是定义了一个数组队列,分别使用了front和rear两个数组的下标来表示入队与出队,还有两个操作就是求二叉树的深度.结点数... 复制代码 代码如下: #include<iostream>#include<queue>#include<stack>using namespace std;/

详解C++ 拷贝构造函数和赋值运算符_C 语言

本文主要介绍了拷贝构造函数和赋值运算符的区别,以及在什么时候调用拷贝构造函数.什么情况下调用赋值运算符.最后,简单的分析了下深拷贝和浅拷贝的问题. 拷贝构造函数和赋值运算符 在默认情况下(用户没有定义,但是也没有显式的删除),编译器会自动的隐式生成一个拷贝构造函数和赋值运算符.但用户可以使用delete来指定不生成拷贝构造函数和赋值运算符,这样的对象就不能通过值传递,也不能进行赋值运算. class Person { public: Person(const Person& p) = dele

机器学习(二)--- 分类算法详解

感觉狼厂有些把机器学习和数据挖掘神话了,机器学习.数据挖掘的能力其实是有边界的.机器学习.数据挖掘永远是给大公司的业务锦上添花的东西,它可以帮助公司赚更多的钱,却不能帮助公司在与其他公司的竞争中取得领先优势,所以小公司招聘数据挖掘/机器学习不是为了装逼就是在自寻死路.可是相比Java和C++语言开发来说,机器学习/数据挖掘确实是新一些老人占的坑少一些,而且可以经常接触一些新的东西.还是赶紧再次抓住机会集中的再总结一下吧,不能再拖拖拉拉了.  其实数据挖掘的主要任务是分类.聚类.关联分析.预测.时

Floyd求最短路径算法详解

倘若我们要在计算机上建立一个交通咨询系统则可以采用图的结构来表示实际的交通网络.其实现最基本的功能,求出任意两点间的最短路径, 求最短路径的经典方法有很多种,最常用的便是迪杰斯特拉算法和佛洛依德(Floyd)算法,这篇文章就着重介绍Floyd算法. 求两点之间的最短路径无外乎有两种情况,一种就是从一点直接到另一点,另一种就是从一点经过n个节点后再到另一个节点,比如说要从A到B,则有两种情况就是A直接到B,或者是从A经过N个节点后再到B,所以,我们假设Dis(AB)为节点A到节点B的最短路径的距离