498,回溯算法解活字印刷_回溯算法

If you lose your purpose, it's like you're broken.

如果你生活漫无目的,那就好像你坏了。

问题描述

你有一套活字字模tiles,其中每个字模上都刻有一个字母tiles[i]。返回你可以印出的非空字母序列的数目。


注意:本题中,每个活字字模只能使用一次。


示例 1:


输入:"AAB"

输出:8

解释:可能的序列为 "A", "B", "AA", "AB", "BA", "AAB", "ABA", "BAA"。


示例 2:


输入:"AAABBC"

输出:188



提示:

  1. 1 <= tiles.length <= 7
  2. tiles 由大写英文字母组成


回溯算法解决

这题实际上是让求输入的字符可以组成多少种不同的组合。之前也讲过很多种类似这样的题

391,回溯算法求组合问题

448,组合的几种解决方式

451,回溯和位运算解子集

但不同的是前面几道题字符出现的顺序是不会变的,比如第451题,他的子集有123,但不能有321。但这题不一样,输入AAB,他的序列中,A可以在B的前面也可以在B的后面。那么这道题使用回溯算法该怎么解,我们就以示例1为例来画个图看一下

498,回溯算法解活字印刷_回溯算法_02

前面介绍的几个组合的回溯算法,因为结果不能有重复的(比如[1,3]和[3,1]被认为是重复的结果),所以每次选择的时候都只能从前往后选。但这题中子集[A,B]和[B,A]被认为是两种不同的结果,所以每次都要从头开始选择,因为每个字符只能被使用一次,所以如果使用之后下次就不能再使用了,这里可以使用一个数组visit来标记有没有被使用。


但这里有个难点就是怎么过滤掉上面图中灰色的部分(也就是重复的部分)。举个例子,比如ABBCD,如果我们选择了第1个B,那么剩余的字符就变成了ABCD,这个时候我们再选择第2个B是可以的。但如果我们没选择第1个B,直接选择第2个B,那么剩余的字符就是ABCD,和上面重复了。所以代码大致是这样的

1if (i - 1 >= 0 && chars[i] == chars[i - 1] && !used[i - 1])2            continue;


在前面讲450,什么叫回溯算法,一看就会,一写就废的时候,回溯算法的模板也被多次提及

1private void backtrack("原始参数") { 2    //终止条件(递归必须要有终止条件) 3    if ("终止条件") { 4        //一些逻辑操作(可有可无,视情况而定) 5        return; 6    } 7 8    for (int i = "for循环开始的参数"; i < "for循环结束的参数"; i++) { 9        //一些逻辑操作(可有可无,视情况而定)1011        //做出选择1213        //递归14        backtrack("新的参数");15        //一些逻辑操作(可有可无,视情况而定)1617        //撤销选择18    }19}

最后来看下这题的最终代码

1public int numTilePossibilities(String tiles) { 2    char[] chars = tiles.toCharArray(); 3    //先排序,目的是让相同的字符挨着,在下面计算的时候好过滤掉重复的 4    Arrays.sort(chars); 5    int[] res = new int[1]; 6    backtrack(res, chars, new boolean[tiles.length()], tiles.length(), 0); 7    return res[0]; 8} 910private void backtrack(int[] res, char[] chars, boolean[] used, int length, int index) {11    //如果没有可以选择的就返回12    if (index == length)13        return;14    //注意,这里的i每次都是从0开始的,不是从index开始15    for (int i = 0; i < length; i++) {16        //一个字符只能选择一次,如果当前字符已经选择了,就不能再选了。17        if (used[i])18            continue;19        //过滤掉重复的结果20        if (i - 1 >= 0 && chars[i] == chars[i - 1] && !used[i - 1])21            continue;22        //选择当前字符,并把它标记为已选择23        used[i] = true;24        res[0]++;//选择一个字符,就多了一种结果25        //下一分支继续递归26        backtrack(res, chars, used, length, index + 1);27        //使用完之后再把它给复原。28        used[i] = false;29    }30}


这里还可以换一种写法,先统计每个字符的数量,然后再使用,代码如下。原理都类似,但他不需要去重,因为这里根本不可能出现重复的。

1public int numTilePossibilities(String tiles) { 2    char[] chars = tiles.toCharArray(); 3    //统计每个字符的数量 4    int[] count = new int[26]; 5    for (char c : chars) 6        count[c - 'A']++; 7    int[] res = new int[1]; 8    backtrack(res, count); 9    return res[0];10}1112private void backtrack(int[] res, int[] arr) {13    //遍历所有的字符14    for (int i = 0; i < 26; i++) {15        //如果当前字符使用完了再查找下一个16        if (arr[i] == 0)17            continue;18        //如果没使用完就继续使用,然后把这个字符的数量减119        arr[i]--;20        //使用一个字符,子集数量就会多一个21        res[0]++;22        backtrack(res, arr);23        //当前字符使用完之后,把它的数量还原24        arr[i]++;25    }26}


总结

前面也介绍过很多关于回溯算法的题,回溯算法有个大致的模板,只要掌握这个模板,然后对于不同的题在稍加修改,基本上都能做的出来。



498,回溯算法解活字印刷_编程开发_03

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