1、概念
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,就退回一步又一次选择,这样的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”。
很多复杂的,规模较大的问题都能够使用回溯法,有“通用解题方法”的美称。
2、基本思想
在包括问题的全部解的解空间树中,依照深度优先搜索的策略,从根结点出发深度探索解空间树。
当探索到某一结点时。要先推断该结点是否包括问题的解。假设包括。就从该结点出发继续探索下去,假设该结点不包括问题的解,则逐层向其祖先结点回溯。
(事实上回溯法就是对隐式图的深度优先搜索算法)。
若用回溯法求问题的全部解时。要回溯到根。且根结点的全部可行的子树都要已被搜索遍才结束。
而若使用回溯法求任一个解时,仅仅要搜索到问题的一个解就能够结束。
3、用回溯法解题的一般步骤:
(1)针对所给问题,确定问题的解空间:
首先应明白定义问题的解空间,问题的解空间应至少包括问题的一个(最优)解。
(2)确定结点的扩展搜索规则
(3)以深度优先方式搜索解空间,并在搜索过程中用剪枝函数避免无效搜索。
4、算法框架
(1)问题框架
设问题的解是一个n维向量(a1,a2,………,an),约束条件是ai(i=1,2,3,…..,n)之间满足某种条件。记为f(ai)。
(2)非递归回溯框架
1: int a[n],i;
2: 初始化数组a[];
3: i = 1;
4: while (i>0(有路可走) and (未达到目标)) // 还未回溯到头
5: {
6: if(i > n) // 搜索到叶结点
7: {
8: 搜索到一个解,输出;
9: }
10: else // 处理第i个元素
11: {
12: a[i]第一个可能的值;
13: while(a[i]在不满足约束条件且在搜索空间内)
14: {
15: a[i]下一个可能的值;
16: }
17: if(a[i]在搜索空间内)
18: {
19: 标识占用的资源;
20: i = i+1; // 扩展下一个结点
21: }
22: else
23: {
24: 清理所占的状态空间; // 回溯
25: i = i –1;
26: }
27: }
(3)递归的算法框架
回溯法是对解空间的深度优先搜索,在普通情况下使用递归函数来实现回溯法比較简单。当中i为搜索的深度,框架例如以下:
1: int a[n];
2: try(int i)
3: {
4: if(i>n)
5: 输出结果;
6: else
7: {
8: for(j = 下界; j <= 上界; j=j+1) // 枚举i全部可能的路径
9: {
10: if(fun(j)) // 满足限界函数和约束条件
11: {
12: a[i] = j;
13: ... // 其它操作
14: try(i+1);
15: 回溯前的清理工作(如a[i]置空值等);
16: }
17: }
18: }
19: }