LeetCode 77 Combinations

LeetCode 77 Combinations

Given two integers n and k, return all possible combinations of k numbers out of 1 ... n.
For example,If n = 4 and k = 2, a solution is:
[ [2,4], [3,4], [2,3], [1,2], [1,3], [1,4]]

对于permutation和combination这类题，都可以使用backtracing递归或是dp。

思路一：backtracing
一开始的naive thinking是，传递一个boolean数组记录当前有哪些数已经考虑过，然后每次调用dfs时将k-1。传递整个boolean空间会消耗过多的空间，不妨只传递一个pointer，在pointer之前的数所产生的combination都已经考虑过。

代码时注意两点：
1）java中是指针赋值，因此如果要深度copy某个list（eg. ArrayList comb），需要采用如下方式：

ArrayList newComb = new ArrayList(comb);

2）对于每个回溯，若combination还需要挑选k个数：
可以从start到n挑选k个
可以从start+1到n挑选k个
...
直到从n+1-k到n挑选k个（此时只有1种挑法）
再往后是不存在挑k个数的combination的，因此该条件可以作为backtracing的剪枝条件。

public class Solution {
    public List> combine(int n, int k) {
        List> combs = new ArrayList<>();
        if (k <= 0 || k > n) return combs;
        combs = combineRecursive(n, k, 1, new ArrayList<>(), combs);
        return combs;
    }
    
    public List> combineRecursive(int n, int k, int start, List comb, List> combs) {
        if (k == 0) {
            combs.add(new ArrayList(comb));
            return combs;
        }
        
        for (int i = start; i <= n+1-k; i++) {
            comb.add(i);
            combs = combineRecursive(n, k-1, i+1, comb, combs);
            comb.remove(comb.size()-1);
        }
        return combs;
    }
    
}

思路二：dp
dp问题关键是找到递推公式，对于combination存在如下递推关系：

C(n,k) = C(n-1,k) + C(n-1,k-1)

即不取n的情况（此时还剩k个数要取）和取n的情况（此时还剩k-1个数要取）。
从n=0,k=0的情况赋初值。

代码如下：

public class Solution {
    public List> combine(int n, int k) {
        List>[][] combs = new ArrayList[n+1][k+1];
        
        for (int i = 0; i <= n; i++) {
            combs[i][0] = new ArrayList<>();
            combs[i][0].add(new ArrayList<>());
        }
        
        for (int j = 1; j <= k; j++) {
            for (int i = j; i <= n-k+j; i++) {
                combs[i][j] = new ArrayList<>();
                
                if (i-j > 0) {
                    combs[i][j].addAll(combs[i-1][j]);
                }
                
                for (List tmp : combs[i-1][j-1]) {
                    List tmpList = new ArrayList(tmp);
                    tmpList.add(i);
                    combs[i][j].add(tmpList);
                }
                 
            }
        }
        
        return combs[n][k];
    }
    
}

参考：
https://discuss.leetcode.com/topic/11718/backtracking-solution-java/8