回溯算法2

mac2025-02-09  11

回溯算法2

图的m着色问题

输入样例 5 4 1 3 1 2 1 4 2 3 2 4 2 5 3 4 4 5 0 0 输出样例 1 2 3 4 1 1 2 3 4 3 1 2 4 3 1 1 2 4 3 4 1 3 2 4 1 1 3 2 4 2 1 3 4 2 1 … 4 3 2 1 4 Total=48 对m种颜色编号为1,2,…,m,由于每个顶点可从m种颜色中选择一种颜色着色,如果无向连通图G=(V, E)的顶点数为n,则解空间的大小为mn种,解空间是非常庞大的,它是一棵m叉树。 图的m着色问题的约束函数是相邻的两个顶点需要着不同的颜色,但是没有限界函数。 假设无向连通图G=(V, E)的邻接矩阵为a,如果顶点i和j之间有边,则a[i][j]=1,否则a[i][j]=0。 设问题的解向量为X (x1, x2 , …, xm) ,其中xi∈{1, 2, …, m},表示顶点i所着的颜色是x[i],即解空间的每个结点都有m个儿子。

#define NUM 100 int n; //图的顶点数量 int m; //可用颜色数量 int a[NUM][NUM]; //图的邻接矩阵 int x[NUM]; //当前的解向量 int sum ; //已经找到的可m着色 //形参t是回溯的深度,从1开始 void BackTrack(int t ){   int i;   //到达叶子结点,获得一个着色方案   if( t > n )  {     sum ++ ;     for(i=1; i<=n ;i++)       printf("%d ",x[i]);     printf("\n");   }   else  //搜索当前扩展结点的m个孩子     for(i=1; i<=m; i++ ){//尝试每种颜色       x[t] = i;       if( Same(t) ) //判断t 和其邻接点的着色方法是否相同  BackTrack(t+1);       x[t] = 0;//回溯的需要,恢复到未着色的状态     } }

n皇后问题

在n×n格的棋盘上放置彼此不受攻击的n个皇后。 按照国际象棋的规则,皇后可以攻击与之处在同一行或同一列或同一斜线上的棋子。 n皇后问题等价于在n×n格的棋盘上放置n个皇后,任何两个皇后不放在同一行或同一列或同一斜线上。 编程要求:找出一个n×n格的棋盘上放置n个皇后并使其不能互相攻击的所有方案。

由于棋盘的每列/行只有一个皇后,所以可以用一维向量X( x1, x2, …, xn),其中xi∈{1, 2, …, n},表示第i列皇后所在的行x[i],即解空间的每个结点都有n个儿子,因此解空间的大小为nn,这是一棵子集树。

#define NUM 20 int n; //棋盘的大小 int x[NUM]; //解向量 int sum; //当前已经找到的可行方案数 void Backtrack(int t) {//形参t是回溯的深度,从1开始   int i;   //到达叶子结点,获得一个可行方案。累计总数,并输出该方案   if (t>n) {     sum++; //是全局变量     for (i=1; i<=n; i++)       printf(" %d", x[i]);     printf("\n");   }   else     for (i=1; i<=n; i++) {       x[t] = i;       if (Place(t)) Backtrack(t+1);     } } //形参t是回溯的深度 inline bool Place(int t) {   int i;   for (i=1; i<t; i++)     if ((abs(t-i) == abs(x[i]-x[t])) || (x[i] == x[t])) //同一条对角线;同一行       return false;   return true; }

旅行商问题

是指一销售商从n个城市中的某一城市出发,不重复地走完其余n-1个城市并回到原出发点,在所有可能的路径中求出路径长度最短的一条。本题假定该旅行商从第1个城市出发。 输入 对每个测试例,第1行有两个整数:n(4≤n≤10)和m(4≤m≤20 ) ,n是结点数,m是边数。接下来m行,描述边的关系,每行3个整数:(i,j),length,表示结点i到结点j的长度是length。 当n=0时,表示输入结束。 输出 对每个测试例,输出最短路径长度所经历的结点,最短的长度。

#define NUM 100 int n; //图G的顶点数量 int m; //图G的边数 int a[NUM][NUM]; //图G的邻接矩阵 int x[NUM]; //当前解 int bestx[NUM]; //当前最优解向量 int cc; //当前费用 int bestc; //当前最优值 int NoEdge = -1; //无边标记 //形参t是回溯的深度,从2开始。根结点为第1层。城市编号从1开始.从第1个城市出发 void Backtrack(int t){   //到达叶子结点的父结点。旅行路径上的倒数第二个城市。最后一个城市是出发点   if(t==n)  {     if(a[x[n-1]][x[n]]!= NoEdge && a[x[n]][1]!= NoEdge &&       (cc + a[x[n-1]][x[n]]+a[x[n]][1]<bestc||bestc== NoEdge))     {       for(int i=1; i<=n; i++)         bestx[i] = x[i];       bestc = cc + a[x[n-1]][x[n]] + a[x[n]][1];     }     return;   }   else {     for(int i=t; i<=n; i++)     {       if(a[x[t-1]][x[i]]!= NoEdge &&         (cc + a[x[t-1]][x[i]]< bestc||bestc == NoEdge))       {         swap(x[t],x[i]); // 先交换。此时,X[t]的值发变化。         cc += a[x[t-1]][x[t]]; //再计算。不能交换顺序。         Backtrack(t+1); // 如果要改变顺序,应该为cc += a[x[t-1]][x[i]]。         cc -= a[x[t-1]][x[t]];         swap(x[t],x[i]);       }     }   } }
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