复原IP地址
给定一个只包含数字的字符串，复原它并返回所有可能的 IP 地址格式。
有效的 IP 地址 正好由四个整数(每个整数位于 0 到 255 之间组成，且不能含有前导 0)，整数之间用 '.' 分隔。
例如："0.1.2.201" 和 "192.168.1.1" 是 有效的 IP 地址，但是 "0.011.255.245"、"192.168.1.312" 和 "192.168@1.1" 是 无效的 IP 地址。
示例 1：
- 输入：s = "25525511135"
- 输出：["255.255.11.135","255.255.111.35"]
示例 2：
- 输入：s = "0000"
- 输出：["0.0.0.0"]
示例 3：
- 输入：s = "1111"
- 输出：["1.1.1.1"]
示例 4：
- 输入：s = "010010"
- 输出：["0.10.0.10","0.100.1.0"]
示例 5：
- 输入：s = "101023"
- 输出：["1.0.10.23","1.0.102.3","10.1.0.23","10.10.2.3","101.0.2.3"]
提示：
- 0 <= s.length <= 3000
- s 仅由数字组成
思路
做这道题目之前，最好先把131.分割回文串这个做了。
这道题目相信大家刚看的时候，应该会一脸茫然。
其实只要意识到这是切割问题，切割问题就可以使用回溯搜索法把所有可能性搜出来，和刚做过的131.分割回文串就十分类似了。
切割问题可以抽象为树型结构，如图：
复原IP地址
回溯三部曲
- 递归参数
在131.分割回文串中我们就提到切割问题类似组合问题。
startIndex一定是需要的，因为不能重复分割，记录下一层递归分割的起始位置。
本题我们还需要一个变量pointNum，记录添加逗点的数量。
所以代码如下：
- vector<string> result;// 记录结果
- // startIndex: 搜索的起始位置，pointNum:添加逗点的数量
- void backtracking(string& s, int startIndex, int pointNum) {
- 递归终止条件
终止条件和131.分割回文串情况就不同了，本题明确要求只会分成4段，所以不能用切割线切到最后作为终止条件，而是分割的段数作为终止条件。
pointNum表示逗点数量，pointNum为3说明字符串分成了4段了。
然后验证一下第四段是否合法，如果合法就加入到结果集里
代码如下：
- if (pointNum == 3) { // 逗点数量为3时，分隔结束
- // 判断第四段子字符串是否合法，如果合法就放进result中
- if (isValid(s, startIndex, s.size() - 1)) {
- result.push_back(s);
- }
- return;
- }
- 单层搜索的逻辑
在131.分割回文串中已经讲过在循环遍历中如何截取子串。
在for (int i = startIndex; i < s.size(); i++)循环中 [startIndex, i]这个区间就是截取的子串，需要判断这个子串是否合法。
如果合法就在字符串后面加上符号.表示已经分割。
如果不合法就结束本层循环，如图中剪掉的分支：
复原IP地址
然后就是递归和回溯的过程：
递归调用时，下一层递归的startIndex要从i+2开始(因为需要在字符串中加入了分隔符.)，同时记录分割符的数量pointNum 要 +1。
回溯的时候，就将刚刚加入的分隔符. 删掉就可以了，pointNum也要-1。
代码如下：
- for (int i = startIndex; i < s.size(); i++) {
- if (isValid(s, startIndex, i)) { // 判断 [startIndex,i] 这个区间的子串是否合法
- s.insert(s.begin() + i + 1 , '.'); // 在i的后面插入一个逗点
- pointNum++;
- backtracking(s, i + 2, pointNum); // 插入逗点之后下一个子串的起始位置为i+2
- pointNum--; // 回溯
- s.erase(s.begin() + i + 1); // 回溯删掉逗点
- } else break; // 不合法，直接结束本层循环
- }
判断子串是否合法
最后就是在写一个判断段位是否是有效段位了。
主要考虑到如下三点：
- 段位以0为开头的数字不合法
- 段位里有非正整数字符不合法
- 段位如果大于255了不合法
代码如下：
- // 判断字符串s在左闭又闭区间[start, end]所组成的数字是否合法
- bool isValid(const string& s, int start, int end) {
- if (start > end) {
- return false;
- }
- if (s[start] == '0' && start != end) { // 0开头的数字不合法
- return false;
- }
- int num = 0;
- for (int i = start; i <= end; i++) {
- if (s[i] > '9' || s[i] < '0') { // 遇到非数字字符不合法
- return false;
- }
- num = num * 10 + (s[i] - '0');
- if (num > 255) { // 如果大于255了不合法
- return false;
- }
- }
- return true;
- }
C++代码
根据关于回溯算法，你该了解这些!给出的回溯算法模板：
- void backtracking(参数) {
- if (终止条件) {
- 存放结果;
- return;
- }
- for (选择：本层集合中元素（树中节点孩子的数量就是集合的大小）) {
- 处理节点;
- backtracking(路径，选择列表); // 递归
- 回溯，撤销处理结果
- }
- }
可以写出如下回溯算法C++代码：
- class Solution {
- private:
- vector<string> result;// 记录结果
- // startIndex: 搜索的起始位置，pointNum:添加逗点的数量
- void backtracking(string& s, int startIndex, int pointNum) {
- if (pointNum == 3) { // 逗点数量为3时，分隔结束
- // 判断第四段子字符串是否合法，如果合法就放进result中
- if (isValid(s, startIndex, s.size() - 1)) {
- result.push_back(s);
- }
- return;
- }
- for (int i = startIndex; i < s.size(); i++) {
- if (isValid(s, startIndex, i)) { // 判断 [startIndex,i] 这个区间的子串是否合法
- s.insert(s.begin() + i + 1 , '.'); // 在i的后面插入一个逗点
- pointNum++;
- backtracking(s, i + 2, pointNum); // 插入逗点之后下一个子串的起始位置为i+2
- pointNum--; // 回溯
- s.erase(s.begin() + i + 1); // 回溯删掉逗点
- } else break; // 不合法，直接结束本层循环
- }
- }
- // 判断字符串s在左闭又闭区间[start, end]所组成的数字是否合法
- bool isValid(const string& s, int start, int end) {
- if (start > end) {
- return false;
- }
- if (s[start] == '0' && start != end) { // 0开头的数字不合法
- return false;
- }
- int num = 0;
- for (int i = start; i <= end; i++) {
- if (s[i] > '9' || s[i] < '0') { // 遇到非数字字符不合法
- return false;
- }
- num = num * 10 + (s[i] - '0');
- if (num > 255) { // 如果大于255了不合法
- return false;
- }
- }
- return true;
- }
- public:
- vector<string> restoreIpAddresses(string s) {
- result.clear();
- if (s.size() > 12) return result; // 算是剪枝了
- backtracking(s, 0, 0);
- return result;
- }
- };
总结
在131.分割回文串中我列举的分割字符串的难点，本题都覆盖了。
而且本题还需要操作字符串添加逗号作为分隔符，并验证区间的合法性。
可以说是131.分割回文串的加强版。
在本文的树形结构图中，我已经把详细的分析思路都画了出来，相信大家看了之后一定会思路清晰不少!
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