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90.子集II

力扣题目链接leetcode.cn力扣题目链接/problems/subsets-ii/

给定一个可能包含重复元素的整数数组 nums,返回该数组所有可能的子集(幂集)。

说明:解集不能包含重复的子集。

示例:

  • 输入: [1,2,2]
  • 输出: [ [2], [1], [1,2,2], [2,2], [1,2], [] ]

思路

做本题之前一定要先做78.子集programmercarl.com78.子集/0078.子集.html

这道题目和78.子集programmercarl.com78.子集/0078.子集.html区别就是集合里有重复元素了,而且求取的子集要去重。

那么关于回溯算法中的去重问题,40.组合总和IIprogrammercarl.com40.组合总和II/0040.组合总和II.html中已经详细讲解过了,和本题是一个套路

剧透一下,后期要讲解的排列问题里去重也是这个套路,所以理解“树层去重”和“树枝去重”非常重要

用示例中的[1, 2, 2] 来举例,如图所示: (注意去重需要先对集合排序

90.子集II

从图中可以看出,同一树层上重复取2 就要过滤掉,同一树枝上就可以重复取2,因为同一树枝上元素的集合才是唯一子集!

本题就是其实就是回溯算法:求子集问题!programmercarl.com回溯算法:求子集问题!/0078.子集.html的基础上加上了去重,去重我们在回溯算法:求组合总和(三)programmercarl.com回溯算法:求组合总和(三)/0040.组合总和II.html也讲过了,所以我就直接给出代码了:

C++代码如下:

C++
class Solution {
private:
vector<vector<int>> result;
vector<int> path;
void backtracking(vector<int>& nums, int startIndex, vector<bool>& used) {
result.push_back(path);
for (int i = startIndex; i < nums.size(); i++) {
// used[i - 1] == true,说明同一树枝candidates[i - 1]使用过
// used[i - 1] == false,说明同一树层candidates[i - 1]使用过
// 而我们要对同一树层使用过的元素进行跳过
if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1] && used[i - 1] == false) {
continue;
}
path.push_back(nums[i]);
used[i] = true;
backtracking(nums, i + 1, used);
used[i] = false;
path.pop_back();
}
}

public:
vector<vector<int>> subsetsWithDup(vector<int>& nums) {
result.clear();
path.clear();
vector<bool> used(nums.size(), false);
sort(nums.begin(), nums.end()); // 去重需要排序
backtracking(nums, 0, used);
return result;
}
};
  • 时间复杂度: O(n * 2^n)
  • 空间复杂度: O(n)

使用set去重的版本。

C++
class Solution {
private:
vector<vector<int>> result;
vector<int> path;
void backtracking(vector<int>& nums, int startIndex) {
result.push_back(path);
unordered_set<int> uset;
for (int i = startIndex; i < nums.size(); i++) {
if (uset.find(nums[i]) != uset.end()) {
continue;
}
uset.insert(nums[i]);
path.push_back(nums[i]);
backtracking(nums, i + 1);
path.pop_back();
}
}

public:
vector<vector<int>> subsetsWithDup(vector<int>& nums) {
result.clear();
path.clear();
sort(nums.begin(), nums.end()); // 去重需要排序
backtracking(nums, 0);
return result;
}
};

补充

本题也可以不使用used数组来去重,因为递归的时候下一个startIndex是i+1而不是0。

如果要是全排列的话,每次要从0开始遍历,为了跳过已入栈的元素,需要使用used。

代码如下:

C++
class Solution {
private:
vector<vector<int>> result;
vector<int> path;
void backtracking(vector<int>& nums, int startIndex) {
result.push_back(path);
for (int i = startIndex; i < nums.size(); i++) {
// 而我们要对同一树层使用过的元素进行跳过
if (i > startIndex && nums[i] == nums[i - 1] ) { // 注意这里使用i > startIndex
continue;
}
path.push_back(nums[i]);
backtracking(nums, i + 1);
path.pop_back();
}
}

public:
vector<vector<int>> subsetsWithDup(vector<int>& nums) {
result.clear();
path.clear();
sort(nums.begin(), nums.end()); // 去重需要排序
backtracking(nums, 0);
return result;
}
};

总结

其实这道题目的知识点,我们之前都讲过了,如果之前讲过的子集问题和去重问题都掌握的好,这道题目应该分分钟AC。

其他语言版本

使用used数组

Java
class Solution {
List<List<Integer>> result = new ArrayList<>();// 存放符合条件结果的集合
LinkedList<Integer> path = new LinkedList<>();// 用来存放符合条件结果
boolean[] used;
public List<List<Integer>> subsetsWithDup(int[] nums) {
if (nums.length == 0){
result.add(path);
return result;
}
Arrays.sort(nums);
used = new boolean[nums.length];
subsetsWithDupHelper(nums, 0);
return result;
}

private void subsetsWithDupHelper(int[] nums, int startIndex){
result.add(new ArrayList<>(path));
if (startIndex >= nums.length){
return;
}
for (int i = startIndex; i < nums.length; i++){
if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1] && !used[i - 1]){
continue;
}
path.add(nums[i]);
used[i] = true;
subsetsWithDupHelper(nums, i + 1);
path.removeLast();
used[i] = false;
}
}
}

不使用used数组

Java
class Solution {

List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
LinkedList<Integer> path = new LinkedList<>();

public List<List<Integer>> subsetsWithDup( int[] nums ) {
Arrays.sort( nums );
subsetsWithDupHelper( nums, 0 );
return res;
}

private void subsetsWithDupHelper( int[] nums, int start ) {
res.add( new ArrayList<>( path ) );

for ( int i = start; i < nums.length; i++ ) {
// 跳过当前树层使用过的、相同的元素
if ( i > start && nums[i - 1] == nums[i] ) {
continue;
}
path.add( nums[i] );
subsetsWithDupHelper( nums, i + 1 );
path.removeLast();
}
}

}