递增子序列，有点难度！
和子集问题有点像，但又处处是陷阱
491.递增子序列
力扣题目链接：https://leetcode-cn.com/problems/increasing-subsequences/
给定一个整型数组, 你的任务是找到所有该数组的递增子序列，递增子序列的长度至少是2。
示例:
- 输入: [4, 6, 7, 7]
- 输出: [[4, 6], [4, 7], [4, 6, 7], [4, 6, 7, 7], [6, 7], [6, 7, 7], [7,7], [4,7,7]]
说明:
- 给定数组的长度不会超过15。
- 数组中的整数范围是 [-100,100]。
- 给定数组中可能包含重复数字，相等的数字应该被视为递增的一种情况。
思路
这个递增子序列比较像是取有序的子集。而且本题也要求不能有相同的递增子序列。
这又是子集，又是去重，是不是不由自主的想起了刚刚讲过的90.子集II。
就是因为太像了，更要注意差别所在，要不就掉坑里了！
在90.子集II中我们是通过排序，再加一个标记数组来达到去重的目的。
而本题求自增子序列，是不能对原数组经行排序的，排完序的数组都是自增子序列了。
所以不能使用之前的去重逻辑！
本题给出的示例，还是一个有序数组 [4, 6, 7, 7]，这更容易误导大家按照排序的思路去做了。
为了有鲜明的对比，我用[4, 7, 6, 7]这个数组来举例，抽象为树形结构如图：
491. 递增子序列1
回溯三部曲
- 递归函数参数
本题求子序列，很明显一个元素不能重复使用，所以需要startIndex，调整下一层递归的起始位置。
代码如下：
vector<vector<int>> result;
vector<int> path;
void backtracking(vector<int>& nums, int startIndex)
- 终止条件
本题其实类似求子集问题，也是要遍历树形结构找每一个节点，所以和回溯算法：求子集问题！一样，可以不加终止条件，startIndex每次都会加1，并不会无限递归。
但本题收集结果有所不同，题目要求递增子序列大小至少为2，所以代码如下：
if (path.size() > 1) {
result.push_back(path);
// 注意这里不要加return，因为要取树上的所有节点
}
- 单层搜索逻辑
在图中可以看出，同一父节点下的同层上使用过的元素就不能在使用了
那么单层搜索代码如下：
unordered_set<int> uset; // 使用set来对本层元素进行去重
for (int i = startIndex; i < nums.size(); i++) {
if ((!path.empty() && nums[i] < path.back())
|| uset.find(nums[i]) != uset.end()) {
continue;
}
uset.insert(nums[i]); // 记录这个元素在本层用过了，本层后面不能再用了
path.push_back(nums[i]);
backtracking(nums, i + 1);
path.pop_back();
}
对于已经习惯写回溯的同学，看到递归函数上面的uset.insert(nums[i]);，下面却没有对应的pop之类的操作，应该很不习惯吧，哈哈
这也是需要注意的点，unordered_set<int> uset; 是记录本层元素是否重复使用，新的一层uset都会重新定义（清空），所以要知道uset只负责本层！
最后整体C++代码如下：
// 版本一
class Solution {
private:
vector<vector<int>> result;
vector<int> path;
void backtracking(vector<int>& nums, int startIndex) {
if (path.size() > 1) {
result.push_back(path);
// 注意这里不要加return，要取树上的节点
}
unordered_set<int> uset; // 使用set对本层元素进行去重
for (int i = startIndex; i < nums.size(); i++) {
if ((!path.empty() && nums[i] < path.back())
|| uset.find(nums[i]) != uset.end()) {
continue;
}
uset.insert(nums[i]); // 记录这个元素在本层用过了，本层后面不能再用了
path.push_back(nums[i]);
backtracking(nums, i + 1);
path.pop_back();
}
}
public:
vector<vector<int>> findSubsequences(vector<int>& nums) {
result.clear();
path.clear();
backtracking(nums, 0);
return result;
}
};
优化
以上代码用我用了unordered_set<int>来记录本层元素是否重复使用。
其实用数组来做哈希，效率就高了很多。
注意题目中说了，数值范围[-100,100]，所以完全可以用数组来做哈希。
程序运行的时候对unordered_set 频繁的insert，unordered_set需要做哈希映射（也就是把key通过hash function映射为唯一的哈希值）相对费时间，而且每次重新定义set，insert的时候其底层的符号表也要做相应的扩充，也是费事的。
那么优化后的代码如下：
// 版本二
class Solution {
private:
vector<vector<int>> result;
vector<int> path;
void backtracking(vector<int>& nums, int startIndex) {
if (path.size() > 1) {
result.push_back(path);
}
int used[201] = {0}; // 这里使用数组来进行去重操作，题目说数值范围[-100, 100]
for (int i = startIndex; i < nums.size(); i++) {
if ((!path.empty() && nums[i] < path.back())
|| used[nums[i] + 100] == 1) {
continue;
}
used[nums[i] + 100] = 1; // 记录这个元素在本层用过了，本层后面不能再用了
path.push_back(nums[i]);
backtracking(nums, i + 1);
path.pop_back();
}
}
public:
vector<vector<int>> findSubsequences(vector<int>& nums) {
result.clear();
path.clear();
backtracking(nums, 0);
return result;
}
};
这份代码在leetcode上提交，要比版本一耗时要好的多。
所以正如在哈希表：总结篇！（每逢总结必经典）中说的那样，数组，set，map都可以做哈希表，而且数组干的活，map和set都能干，但如果数值范围小的话能用数组尽量用数组。
总结
本题题解清一色都说是深度优先搜索，但我更倾向于说它用回溯法，而且本题我也是完全使用回溯法的逻辑来分析的。
相信大家在本题中处处都能看到是90.子集II的身影，但处处又都是陷阱。
对于养成思维定式或者套模板套嗨了的同学，这道题起到了很好的警醒作用。更重要的是拓展了大家的思路！
就酱，如果感觉「代码随想录」很干货，就帮Carl宣传一波吧！
其他语言版本
Java
class Solution {
private List<Integer> path = new ArrayList<>();
private List<List<Integer>> res = new ArrayList<>();
public List<List<Integer>> findSubsequences(int[] nums) {
backtracking(nums,0);
return res;
}
private void backtracking (int[] nums, int start) {
if (path.size() > 1) {
res.add(new ArrayList<>(path));
}
int[] used = new int[201];
for (int i = start; i < nums.length; i++) {
if (!path.isEmpty() && nums[i] < path.get(path.size() - 1) ||
(used[nums[i] + 100] == 1)) continue;
used[nums[i] + 100] = 1;
path.add(nums[i]);
backtracking(nums, i + 1);
path.remove(path.size() - 1);
}
}
}
Python
class Solution:
def findSubsequences(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
res = []
path = []
def backtrack(nums,startIndex):
repeat = [] #这里使用数组来进行去重操作
if len(path) >=2:
res.append(path[:]) #注意这里不要加return，要取树上的节点
for i in range(startIndex,len(nums)):
if nums[i] in repeat:
continue
if len(path) >= 1:
if nums[i] < path[-1]:
continue
repeat.append(nums[i]) #记录这个元素在本层用过了，本层后面不能再用了
path.append(nums[i])
backtrack(nums,i+1)
path.pop()
backtrack(nums,0)
return res
Go
func findSubsequences(nums []int) [][]int {
var subRes []int
var res [][]int
backTring(0,nums,subRes,&res)
return res
}
func backTring(startIndex int,nums,subRes []int,res *[][]int){
if len(subRes)>1{
tmp:=make([]int,len(subRes))
copy(tmp,subRes)
*res=append(*res,tmp)
}
history:=[201]int{}//记录本层元素使用记录
for i:=startIndex;i<len(nums);i++{
//分两种情况判断：一，当前取的元素小于子集的最后一个元素，则继续寻找下一个适合的元素
// 或者二，当前取的元素在本层已经出现过了，所以跳过该元素，继续寻找
if len(subRes)>0&&nums[i]<subRes[len(subRes)-1]||history[nums[i] + 100]==1{
continue
}
history[nums[i] + 100]=1//表示本层该元素使用过了
subRes=append(subRes,nums[i])
backTring(i+1,nums,subRes,res)
subRes=subRes[:len(subRes)-1]
}
}
旧文链接：回溯算法：递增子序列
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