题目:
给你一个整数数组 nums ,数组中的元素 互不相同 。返回该数组所有可能的子集(幂集)。
解集 不能 包含重复的子集。你可以按 任意顺序 返回解集。
示例 1:
输入:nums = [1,2,3]
输出:[[],[1],[2],[1,2],[3],[1,3],[2,3],[1,2,3]]
示例 2:
输入:nums = [0]
输出:[[],[0]]
提示:
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1 <= nums.length <= 10
-
-10 <= nums[i] <= 10
-
nums 中的所有元素 互不相同
思路如下:
解法一:使用Python的库函数itertools.combinations(iterable, r),详情见77题。与77题的差别是输出结果包含长度k范围为[0 ,n ]的结果。
解法二:通过迭代逐步构建子集,每次将当前元素与之前的所有子集组合,生成新的子集。在初始化结果列表,要包含空子集。
解法三:回溯算法,通过逐步选择元素并递归处理后续位置,确保生成的子集唯一且按原数组顺序排列。
题解如下:
解法一:Python的库函数
class Solution:def subsets(self, nums):""":type: nums: List[int]:rtype: List[List[int]]"""res = []for i in range(len(nums)+1):for tmp in itertools.combinations(nums, i):res.append(tmp)return res
解法二:迭代
class Solution:def subsets(self, nums):""":type: nums: List[int]:rtype: List[List[int]]"""res = [[]] # 初始化结果列表,包含空子集for i in nums: # 遍历 nums 中的每个元素res = res + [num + [i] for num in res] # 将当前元素与已有子集组合,生成新子集return res # 返回所有子集
解法三:回溯算法
class Solution:def subsets(self, nums):""":type: nums: List[int]:rtype: List[List[int]]"""res = [] # 存储所有子集的列表n = len(nums) # 输入数组的长度def helper(i, tmp):res.append(tmp) # 将当前子集加入结果for j in range(i, n): # 从当前位置i开始遍历后续元素helper(j + 1, tmp + [nums[j]]) # 递归生成包含nums[j]的子集helper(0, []) # 从第0个元素开始,初始子集为空return res # 返回所有子集
代码逻辑:
解法一:
把77题长度k范围为[0 ,n ]的结果均加入结果列表。
解法二:
1.初始化: res 初始化为 [[]],表示仅包含空子集。
2.迭代构建子集: 遍历 nums 中的每个元素 i,每次将 i 添加到 res 中所有已有子集的开头,生成新的子集,并与原 res 合并。
3.动态扩展:
例如,若 nums = [1, 2, 3],迭代过程如下:
-
初始:res = [[]]
-
处理 1:生成 [[1]] → 合并后 res = [[], [1]]
-
处理 2:生成 [[2], [1, 2]] → 合并后 res = [[], [1], [2], [1, 2]]
-
处理 3:生成 [[3], [1, 3], [2, 3], [1, 2, 3]]→ 合并后得到所有子集。
解法三:
1.初始化:
-
res 初始化为空列表,用于收集所有子集。
-
n 记录输入数组的长度。
2.递归函数 helper:
参数:
-
i:当前可选的起始位置。
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tmp:当前正在构建的子集。
终止条件:隐含在循环中,当 j 遍历完所有元素后递归结束。
递归过程:
-
将当前子集 tmp 加入结果列表 res。
-
从位置 i 开始遍历后续元素,依次将 nums[j] 加入 tmp,并递归调用 helper(j+1, tmp + [nums[j]])。
3.递归调用链:
-
初始调用 helper(0, []) 从空子集开始。
-
每次递归选择当前元素 nums[j],并通过 j+1 确保下一层递归只能选后续元素,避免重复。
4.示例推导:
4.1初始调用:helper(0, [])
-
res 添加 []。
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遍历 j=0(元素1),递归调用 helper(1, [1])。
4.2递归调用 helper(1, [1]):
-
res 添加 [1]。
-
遍历 j=1(元素2),递归调用 helper(2, [1, 2])。
4.3递归调用 helper(2, [1, 2]):
-
res 添加 [1, 2]。
-
遍历 j=2(元素3),递归调用 helper(3, [1, 2, 3])。
4.4递归调用 helper(3, [1, 2, 3]):
-
res 添加 [1, 2, 3]。
-
j 从3开始,超出数组范围,循环结束。
4.5回溯处理其他分支:
-
回到 helper(1, [1]),处理 j=2(元素3),调用 helper(3, [1, 3]),添加 [1, 3]。
-
回到 helper(0, []),处理 j=1(元素2),调用 helper(2, [2]),添加 [2],再处理 j=2(元素3),调用 helper(3, [2, 3]),添加 [2, 3]。
-
回到 helper(0, []),处理 j=2(元素3),调用 helper(3, [3]),添加 [3]。
最终结果: [[], [1], [1, 2], [1, 2, 3], [1, 3], [2], [2, 3], [3]]