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递增子序列


描述

给你一个整数数组 nums ,找出并返回所有该数组中不同的递增子序列,递增子序列中 至少有两个元素 。你可以按 任意顺序 返回答案。

数组中可能含有重复元素,如出现两个整数相等,也可以视作递增序列的一种特殊情况。

示例 1:

输入:nums = [4,6,7,7]
输出:[[4,6],[4,6,7],[4,6,7,7],[4,7],[4,7,7],[6,7],[6,7,7],[7,7]]
示例 2:

输入:nums = [4,4,3,2,1]
输出:[[4,4]]

提示:

1 <= nums.length <= 15
-100 <= nums[i] <= 100

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode.cn/problems/non-decreasing-subsequences
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题解

这道题目可以使用回溯算法来解决。在回溯算法中,我们需要维护一个路径(path),表示当前已经选了哪些数,以及一个选择列表(choices),表示当前还可以选择哪些数。在每一步中,我们可以选择将一个数加入路径中,或者不将其加入路径中。当路径中的数的个数大于等于2时,我们就得到了一个新的非递减子序列。

我们可以使用两个函数来解决这个问题。一个函数是 backtrack,它用于搜索所有可能的非递减子序列;另一个函数是 findSubsequences,它用于初始化回溯算法,并返回所有可能的非递减子序列。

在 backtrack 函数中,我们首先判断路径中的数的个数是否大于等于2,如果是,将其加入到结果集中。然后,我们遍历当前的选择列表,对于每个选择,我们需要进行一些判断。如果当前数小于路径中的最后一个数,我们就跳过该选择,因为这样无法得到一个非递减子序列。如果当前数已经被选择过,我们也跳过该选择,因为在同一层中,我们不能选择相同的数。为了去重,我们可以使用哈希表(C++ 中使用 unordered_set,Python 中使用 set)来记录已经选择过的数。如果当前选择符合要求,我们就将其加入到路径中,并递归调用 backtrack 函数。递归完成后,我们需要将该选择从路径中删除,以便进行下一次选择。

在 findSubsequences 函数中,我们首先初始化结果集为空集。然后,我们调用 backtrack 函数,得到所有可能的非递减子序列,并返回结果集。

C++代码

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> findSubsequences(vector<int>& nums) {
        vector<vector<int>> res;
        vector<int> path;
        backtrack(nums, 0, path, res);
        return res;
    }

    void backtrack(vector<int>& nums, int start, vector<int>& path, vector<vector<int>>& res) {
        if (path.size() >= 2) { // 如果路径中的数的个数大于等于2,将其加入到结果集中
            res.push_back(path);
        }
        unordered_set<int> used; // 使用哈希表来去重
        for (int i = start; i < nums.size(); i++) {
            if (!path.empty() && nums[i] < path.back()) continue; // 如果当前数小于路径中的最后一个数,跳过该选择
            if (used.count(nums[i])) continue; // 如果当前数已经被选择过,跳过该选择
            used.insert(nums[i]); // 将当前数加入到哈希表中
            path.push_back(nums[i]); // 将当前数加入到路径中
            backtrack(nums, i + 1, path, res); // 递归调用 backtrack 函数
            path.pop_back(); // 将当前数从路径中删除
        }
    }
};

Python代码

class Solution:
    def findSubsequences(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        res = []
        path = []
        self.backtrack(nums, 0, path, res)
        return res

    def backtrack(self, nums, start, path, res):
        if len(path) >= 2: # 如果路径中的数的个数大于等于2,将其加入到结果集中
            res.append(path[:])
        used = set() # 使用集合来去重
        for i in range(start, len(nums)):
            if path and nums[i] < path[-1]: continue # 如果当前数小于路径中的最后一个数,跳过该选择
            if nums[i] in used: continue # 如果当前数已经被选择过,跳过该选择
            used.add(nums[i]) # 将当前数加入到集合中
            path.append(nums[i]) # 将当前数加入到路径中
            self.backtrack(nums, i + 1, path, res) # 递归调用 backtrack 函数
            path.pop() # 将当前数从路径中删除

文章作者: Jack Tim
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