原文链接:https://blog.csdn.net/Apro1066/article/details/81515714

A.pro不喜欢说那么长的概念和定义,因为那实在是太烧脑了,像我这种蒟蒻看个5分钟就该滚回去睡觉了。

那么,我们需要在最短的时间内搞定这个女装山脉(雾)dfs。

dfs算法,即深度优先算法(Depth First Search)。理解深搜的重要关键点是在于解决“现在该怎么做”。至于“接下来该怎么做”和“现在该怎么做”是一样的。先举个例子。


全排列问题

题目描述

输出自然数1到n所有不重复的排列,即n的全排列,要求所产生的任一数字序列中不允许出现重复的数字。

我们可以模拟出n个盒子和n张卡片,我们需要将n张卡片分别放到n个盒子里,且每个盒子只能放1张卡片,那有多少种方案呢?

我们来模拟一下放卡片。

【转载】【算法】DFS深度优先搜索

现在放了第1张卡片,接下来亦是如此。

【转载】【算法】DFS深度优先搜索【转载】【算法】DFS深度优先搜索

产生排列"1 2 3"。

经过综上,已经完成了一种排列。那是不是就结束了呢?显然不是!因为产生了一种排列后需要立即返回,现在我们要把第3张卡片收回。

【转载】【算法】DFS深度优先搜索

取回了第3张卡片后,发现手里仍然只有第3张卡片,没有别的选择,于是不得不把2号卡片收回。

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现在手里有2张卡片了,分别是2、3号卡片。现在需要把3号卡片放入第2个盒子里,放好后再把2号卡片放到3号盒子里,产生排列"1 3 2"。

接下来按照上面的程序去模拟,会依次生成所有排列"2 1 3"、"2 3 1"、"3 1 2"、"3 2 1"。

这个模拟的过程,就是dfs的基本操作。

现在请出代码。

考虑2个情况:1是如何往盒子里放卡片,2是放过的卡片就不能放到其他盒子里了,因为一个盒子只能放1个卡片。这里1个for循环和标记判断就能搞定。

 
  1. for(i=1;i<=n;i++)//从1到n个盒子产生排列

  2. {

  3. if(b[i]==0)//如果卡片在手上,b[i]==0表示第i号卡片在手上

  4. {

  5. a[step]=i;//将第i个卡片放入第step个盒子里

  6. b[i]=1;//标记第i号卡片不在手上

  7. }

  8. }

这里a数组是表示小盒子,b数组是标记卡片是否在手上。step表示正处在第step个盒子上。

OK,现在已经处理掉第step个盒子了,接下来往深处走,处理第step+1个盒子。如何处理step+1个盒子呢?其实和处理第step个盒子是一样的。显然我们需要把刚才处理第step个盒子封装成函数。

 
  1. inline void dfs(int step)//处理第step个盒子

  2. {

  3. for(i=1;i<=n;i++)//从1到n个盒子产生排列

  4. {

  5. if(b[i]==0)//如果卡片在手上,b[i]==0表示第i号卡片在手上

  6. {

  7. a[step]=i;//将第i个卡片放入第step个盒子里

  8. b[i]=1;//标记第i号卡片不在手上

  9. }

  10. }

  11. return;

  12. }

好,写成函数就好办了,在处理完第step个盒子后,就要处理第step+1个盒子,方法就是dfs(step+1)。

 
  1. inline void dfs(int step)//处理第step个盒子

  2. {

  3. for(i=1;i<=n;i++)//从1到n个盒子产生排列

  4. {

  5. if(b[i]==0)//如果卡片在手上,b[i]==0表示第i号卡片在手上

  6. {

  7. a[step]=i;//将第i个卡片放入第step个盒子里

  8. b[i]=1;//标记第i号卡片不在手上

  9. dfs(step+1);//通过递归实现处理下一个盒子

  10. b[i]=0;//一定要把刚才尝试的卡片收回,才能进行下一次尝试

  11. }

  12. }

  13. return;

  14. }

上面b[i]=0十分重要,因为在一次摆放尝试结束返回时,如果不把刚才的卡片收回,那将无法进行下一次摆放。

还有一个问题,什么时候才能输出一个满足要求的序列呢?我们再回到那张模拟图。

【转载】【算法】DFS深度优先搜索

由图可知,当满足条件时应该就是卡片全部都在盒子里。当我们要处理第n+1个盒子时,说明前n个盒子都已经放好卡片了。

 
  1. inline void dfs(int step)//处理第step个盒子

  2. {

  3. if(step==n+1)//如果前面n个盒子已经排列好

  4. {

  5. for(i=1;i<=n;i++)//输出

  6. {

  7. cout<<a[i]<<' ';

  8. }

  9. cout<<endl;

  10. return;//非常重要!返回之前一步,也就是最近调用一次dfs的地方,否则程序将无止境地调用下去

  11. }

  12. for(i=1;i<=n;i++)//从1到n个盒子产生排列

  13. {

  14. if(b[i]==0)//如果卡片在手上,b[i]==0表示第i号卡片在手上

  15. {

  16. a[step]=i;//将第i个卡片放入第step个盒子里

  17. b[i]=1;//标记第i号卡片不在手上

  18. dfs(step+1);//通过递归实现处理下一个盒子

  19. b[i]=0;//一定要把刚才尝试的卡片收回,才能进行下一次尝试

  20. }

  21. }

  22. return;

  23. }

完整代码如下。

 
  1. #include <stdio.h>

  2. #include <iostream>

  3. using namespace std;

  4. int a[101],b[101],n;

  5. void print()

  6. {

  7. int i;

  8. for(i=1;i<=n;i++)

  9. {

  10. cout<<a[i]<<' ';

  11. }

  12. cout<<endl;

  13. }

  14. inline void dfs(int i)//现在是第i层,也可以看成是第i个盒子,把数据放到这个盒子里

  15. {

  16. int j;

  17. if(i==n+1)//如果到达了第n+1层说明已经搜索完成,输出

  18. {

  19. print();//输出方案

  20. return;//返回上一层(上一个盒子)

  21. }

  22. for(j=1;j<=n;j++)//开始放数据

  23. {

  24. if(b[j]==0)//这个数可以放(未标记)

  25. {

  26. a[i]=j;//放这个数

  27. b[j]=1;//标记被放过了

  28. dfs(i+1);//放第i+1个盒子(层)

  29. b[j]=0;//返回之前一步,回溯

  30. }

  31. }

  32. }

  33. int main()

  34. {

  35. ios::sync_with_stdio(false);

  36. cin>>n;

  37. dfs(1);//开始深搜

  38. return 0;

  39. }

通过一个例子我们发现,dfs也就那回事。还是开头那句话:理解深搜的重要关键点是在于解决“现在该怎么做”。至于“接下来该怎么做”和“现在该怎么做”是一样的。比如上述程序的dfs(step)就是当你在第step个盒子前你应该怎么做。通常应该用循环把每一种可能都试一遍,当这步解决后就处理下一步[dfs(step+1)]。

下面是dfs的模版。

 
  1. inline void dfs(int step)

  2. {

  3. 判断边界

  4. 开始尝试每一种可能

  5. {

  6. ...

  7. dfs(step+1);//继续下一步

  8. }

  9. return;//返回

  10. }

 

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