이번에 살펴볼 개념은 백트래킹에 관한 내용입니다.
백트래킹(backtracking)이란? : 해를 찾는 도중 해가 아니어서 막히면, 되돌아가서 다시 해를 찾아가는 기법을 말합니다. 최적화 문제와 결정 문제를 푸는 방법이 됩니다.
😀 DFS와 백트래킹
깊이 우선 탐색(DFS)
DFS는 가능한 모든 경로(후보)를 탐색합니다. 따라서, 불필요할 것 같은 경로를 사전에 차단하거나 하는 등의 행동이 없으므로 경우의 수를 줄이지 못합니다.
따라서 N! 가지의 경우의 수를 가진 문제는 DFS로 처리가 불가능할 것입니다.
백트래킹(Backtracking)
해를 찾아가는 도중, 지금의 경로가 해가 될 것 같지 않으면 그 경로를 더이상 가지 않고 되돌아갑니다.
즉, 코딩에서는 반복문의 횟수까지 줄일 수 있으므로 효율적입니다.
이를 가지치기라고 하는데, 불필요한 부분을 쳐내고 최대한 올바른 쪽으로 간다는 의미입니다.
일반적으로, 불필요한 경로를 조기에 차단할 수 있게 되어 경우의 수가 줄어들지만, 만약 N!의 경우의 수를 가진 문제에서 최악의 경우에는 여전히 지수함수 시간을 필요로 하므로 처리가 불가능 할 수도 있습니다. 가지치기를 얼마나 잘하느냐에 따라 효율성이 결정되게 됩니다.
정리하자면, 백트래킹은 모든 가능한 경우의 수 중에서 특정한 조건을 만족하는 경우만 살펴보는 것입니다.
- 즉 답이 될 만한지 판단하고 그렇지 않으면 그 부분까지 탐색하는 것을 하지 않고 가지치기 하는 것을 백트래킹이라고 생각하면 됩니다.
- 주로 문제 풀이에서는 DFS 등으로 모든 경우의 수를 탐색하는 과정에서, 조건문 등을 걸어 답이 절대로 될 수 없는 상황을 정의하고, 그러한 상황일 경우에는 탐색을 중지시킨 뒤 그 이전으로 돌아가서 다시 다른 경우를 탐색하게끔 구현할 수 있습니다.
👍 백트래킹 기법의 유망성 판단
어떤 노드의 유망성, 즉 해가 될 만한지 판단한 후 유망하지 않다고 결정되면 그 노드의 이전(부모)로 돌아가(Backtracking) 다음 자식 노드로 갑니다.
해가 될 가능성이 있으면 유망하다(promising)고 하며, 유망하지 않은 노드에 가지 않는 것을 가지치기(pruning) 한다고 하는 것입니다.
예 : N-Queen 문제 - 백준 9663번
n-queen 문제는 backtracking에서 자주 등장하는 문제입니다.
n*n 정사각형 안에 n개의 queen을 배치하는 문제로, queen들은 자신의 일직선상 및 대각선상에 아무 것도 놓이면 안 됩니다.
문제를 풀기 위해 백준 온라인 저지의 9663번 문제를 활용했습니다.