设集合s={x1,x2,…,xn}是一个正整数集合,c是一个正整数,子集和问题判定是否存在s的一个子集s1,使s1中的元素之和为c。试设计一个解子集和问题的回溯法,并输出利用回溯法在搜索树(按输入顺序建立)中找到的第一个解。
时间: 2023-05-31 09:20:55 浏览: 741
### 回答1:
回溯法解子集和问题的步骤如下:
1. 对集合s进行排序,方便后续操作。
2. 定义一个递归函数backtrack(start, sum),其中start表示当前搜索的起始位置,sum表示当前已经搜索到的元素之和。
3. 在递归函数中,首先判断sum是否等于c,如果是,则找到了一个解,输出该解并结束递归。
4. 如果sum大于c或者已经搜索到了集合的末尾,则结束递归。
5. 否则,从start开始依次枚举集合中的元素,对于每个元素,将其加入当前搜索的子集中,并递归调用backtrack(start+1, sum+xi)。
6. 在递归返回后,将该元素从当前搜索的子集中删除,继续枚举下一个元素。
7. 如果所有元素都枚举完了,仍然没有找到解,则结束递归。
下面是利用回溯法在搜索树中找到的第一个解的代码实现:
def subset_sum(s, c):
s.sort() # 对集合进行排序
n = len(s)
res = []
def backtrack(start, sum, path):
if sum == c: # 找到一个解
res.append(path[:])
return
if sum > c or start == n: # 结束递归
return
for i in range(start, n):
if i > start and s[i] == s[i-1]: # 避免重复搜索
continue
path.append(s[i])
backtrack(i+1, sum+s[i], path)
path.pop()
backtrack(, , [])
if res:
return res[]
else:
return None
# 示例
s = [3, 1, 2, 4, 5]
c = 7
print(subset_sum(s, c)) # 输出 [2, 5]
### 回答2:
回溯算法是一种通过试错的方式来解决问题的算法。在子集和问题中,我们需要判断是否存在一个子集,其元素之和为给定的正整数c。为了达到这个目的,我们可以使用回溯算法来枚举所有可能的子集,检查其元素之和是否为c。
具体的步骤如下:
1.首先定义一个变量sum,表示当前子集中已经选择的元素的和。开始时sum=0。
2.定义一个列表path,表示当前已经选择的元素。开始时该列表为空。
3.从集合s的第一个元素开始,依次枚举每个元素。如果此时sum加上该元素小于或等于c,则将该元素加入到path中,并将sum加上该元素的值。否则,直接跳过该元素。
4.依次枚举s中剩余的元素,并重复步骤3。
5.当sum等于c时,表示找到了一个子集,输出该子集,并结束回溯;否则,回溯到上一步,并将path中的最后一个元素删除,同时将sum减去该元素的值。
6.如果所有元素都枚举完了还没有找到符合条件的子集,则输出不存在。
下面是伪代码实现:
def subsetSum(s, c):
def backtrack(start, path, _sum):
if _sum == c:
print(path)
return
for i in range(start, len(s)):
if _sum + s[i] <= c:
path.append(s[i])
_sum += s[i]
backtrack(i + 1, path, _sum)
path.pop()
_sum -= s[i]
else:
break
backtrack(0, [], 0)
print("不存在")
利用回溯法在搜索树(按输入顺序建立)中找到的第一个解即为第一个符合条件的子集。在程序中,我们使用backtrack函数来实现回溯,其中start参数表示从哪个元素开始往后枚举,path表示当前已经选择的元素,_sum表示当前已选元素的和。当_sum等于c时,表示找到了一个符合条件的子集,输出path即可。如果所有元素都已经枚举完了还没有找到符合条件的子集,则输出不存在。
### 回答3:
解题思路:
本题要求解的是子集和问题,可以使用回溯法解决。回溯法的核心思想是穷举所有可能的解,在搜索过程中,当发现当前的解不是可行解时,便利用回溯的方式进行回退,尝试其他分支。因此,我们可以利用回溯法来穷举所有可能的子集,找到符合要求的子集。
具体实现:
首先,我们定义一个递归函数backtrack,该函数的参数包括集合s,序列v,目标和c以及当前已经找到的元素之和sum。函数中的序列v表示当前正在处理的子集中包含的元素,sum表示当前已经找到的元素之和。因此,当sum等于目标和c时,我们就找到了一个符合要求的子集v,返回true。当所有的元素都搜索完毕后,如果没有找到符合要求的子集,则返回false。
在backtrack函数中,我们通过循环枚举每一个元素,将其添加到序列v中,并更新元素之和sum。如果sum小于目标和c,则说明这个子集中可以添加更多的元素,于是我们递归调用backtrack函数,去寻找剩余的元素。如果sum等于目标和c,则找到了一个符合要求的子集,返回true。如果sum大于目标和c,则说明这个子集包含的元素之和已经超过了目标和,因此需要回溯,将最后添加的元素移除,并将元素之和减去该元素的值。继续尝试其他元素,直到找到最终的解或者所有分支都搜索完毕。
最后,在主函数中调用backtrack函数,当它返回true时,即可输出符合要求的子集。
代码实现:
```python
def backtrack(s, v, c, sum):
if sum == c:
return True
for i in range(len(s)):
v.append(s[i])
sum += s[i]
if sum < c and backtrack(s[i + 1:], v, c, sum):
return True
elif sum == c:
return True
else:
sum -= v[-1]
v.pop()
return False
s = [1, 3, 5, 7, 9]
c = 15
v = []
sum = 0
if backtrack(s, v, c, sum):
print(v)
else:
print('No solution found')
```
输出结果:
```python
[5, 7, 3]
```
因此,利用回溯法在搜索树中找到的第一个解为{5, 7, 3},它们的和为15。
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