回溯法也称试探法,它可以系统的搜索一个问题的所有解或者任意解。
回溯法是一个既带有系统性又带有跳跃性的的搜索算法。它在包含问题的所有解的解空间树中,按照深度优先的策略,从根结点
出发搜索解空间树。算法搜索至解空间树的任一结点时,总是先判断该结点是否肯定不包含问题的解。如果肯定不包含,则跳过
对以该结点为根的子树的系统搜索,逐层向其祖先结点回溯。否则,进入该子树,继续按深度优先的策略进行搜索。回溯法在用来
求问题的所有解时,要回溯到根,且根结点的所有子树都已被搜索遍才结束。而回溯法在用来求问题的任一解时,只要搜索到问题
的一个解就可以结束。这种以深度优先的方式系统地搜索问题的解的算法称为回溯法,它适用于解一些组合数较大的问题.
针对所给问题,一般的解题步骤为:确定问题的解空间 --> 确定结点的扩展搜索规则--> 以DFS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。
Prime ring problem
题目描述
A ring is compose of n circles as shown in diagram. Put natural number 1, 2, ..., n into each circle separately, and the sum of numbers in two adjacent circles should be a prime. Note: the number of first circle should always be 1.
输入描述:
n (0 < n < 20).
输出描述:
The output format is shown as sample below. Each row represents a series of circle numbers in the ring beginning from 1 clockwisely and anticlockwisely. The order of numbers must satisfy the above requirements. Print solutions in lexicographical order. You are to write a program that completes above process. Print a blank line after each case.
示例1
输入
68
输出
Case 1:1 4 3 2 5 61 6 5 2 3 4Case 2:1 2 3 8 5 6 7 41 2 5 8 3 4 7 61 4 7 6 5 8 3 21 6 7 4 3 8 5 2 这道题是素数环问题,大意是由给定的1到n数字中,将数字依次填入环中,使得环中任意两个相邻的数字间的和为素数。 对于给定的n,按字典序由小到大输出所有符合条件的解(第一个数恒定为1) 在这里可以采用回溯法枚举每一个值。当第一个数位为1确定时,尝试放入第二个数,使其与1的和为素数,放入后再尝试 放入第三个数,使其与第二个数的和为素数,直到所有的数全部放入环中,且最后一个数与1的和也是素数,则得到答案,输出。 若在尝试放数的过程中,发现当前位置无论放置任何之前未被使用的数均不可能满足条件,那么回溯改变其上一个数,直到产生 所需要的答案或不存在更多的解。
1 #include2 #include 3 4 int ans[22]; //保存环中被放入的数 5 int mark[22]; //标记之前被放入环中的数 6 int n; 7 int prime[]={ 2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37};//40内得素数,用于判断是否是素数 8 9 int Judge( int x)10 {11 //判断一个数是否是素数12 int i;13 for( i=0; i<12; i++){14 if( prime[i]==x) return 1;15 }16 return 0;17 }18 19 void Check()20 {21 //检查输出由回溯法枚举得到的解22 int i;23 if( Judge(ans[n]+ans[1])==0) return;//判断最后一个数与第一个数的和是否是素数24 for( i=1; i<=n; i++){25 if( i!=1) printf(" ");26 printf("%d",ans[i]);27 }28 printf("\n");29 }30 31 void DFS( int num)32 {33 //递归枚举,num为当前已经放入环中的数字34 int i;35 if( num>1 ) if( Judge(ans[num]+ans[num-1])==0 ) return;36 37 if( num==n ){38 //若已经放入n个数39 Check();40 return;41 }42 for( i=2; i<=n; i++){43 if(mark[i]==0){44 mark[i]=1; //标记i为已经使用45 ans[num+1] = i; //将这个数字放入ans数组中46 DFS( num+1 );47 mark[i] = 0; //重新标记为未使用48 }49 }50 }51 52 int main()53 {54 int cnt=0; //记录case数55 int i;56 while( scanf("%d",&n)!=EOF){57 cnt++;58 for( i=0; i<22; i++) mark[i] = 0; //初始化59 ans[1] = 1;60 printf("Case %d:\n",cnt);61 mark[1] = 1;62 DFS(1);63 printf("\n");64 }65 return 0;66 }