Backtracking กลยุทธ์การค้นหาแบบย้อนกลับใน JavaScript

Backtracking หรือ กลยุทธ์การค้นหาแบบย้อนกลับ เป็น algorithm ที่ใช้ในการแก้ปัญหาด้านคอมพิวเตอร์ที่มักจะต้องไล่ลำดับและทดลองทุกๆ ความเป็นไปได้จนกว่าจะเจอกับคำตอบที่ถูกต้องหรือสิ้นสุดการค้นหาทั้งหมด เรามักจะเห็น backtracking ในปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการตัดสินใจซึ่งสามารถแบ่งย่อยได้เป็นขั้นตอนๆ ละเอียดยิ่งขึ้น ซึ่งต้องทดลองหาคำตอบ ถ้าคำตอบใดไม่เหมาะสมหรือนำไปสู่ทางตัน โปรแกรมก็จะย้อนกลับไปหาทางเลือกอื่นจนกระทั่งเจอคำตอบที่เหมาะสมที่สุดหรือทดลองครบทุกทางเลือก

#### Use Cases ของ Backtracking

ปัญหาระดับคลาสสิกที่ใช้ backtracking ได้แก่:

- ปัญหา N-Queens: วางราชินีบนกระดานหมากรุกขนาด N x N โดยไม่ให้ราชินีกินกันได้

- ปัญหา Sudoku: การแก้ปริศนา Sudoku

- ปัญหารหัสลับ (Cryptarithmetic puzzles): แทนตัวอักษรด้วยตัวเลขจนกระทั่งได้สมการที่ถูกต้อง

- การค้นหาเส้นทางใน Maze หรือ ปัญหาการหาเส้นทางหลบหนี

#### ตัวอย่าง Algorithm Backtracking ด้วย JavaScript

นี่คือตัวอย่างโค้ดการใช้ backtracking เพื่อแก้ปัญหา N-Queens ใน JavaScript:

function isSafe(board, row, col, N) {
    for (let i = 0; i < col; i++) {
        if (board[row][i]) {
            return false;
        }
    }

    for (let i = row, j = col; i >= 0 && j >= 0; i--, j--) {
        if (board[i][j]) {
            return false;
        }
    }

    for (let i = row, j = col; j >= 0 && i < N; i++, j--) {
        if (board[i][j]) {
            return false;
        }
    }

    return true;
}

function solveNQUtil(board, col, N) {
    if (col >= N) {
        return true;
    }

    for (let i = 0; i < N; i++) {
        if (isSafe(board, i, col, N)) {
            board[i][col] = 1;

            if (solveNQUtil(board, col + 1, N)) {
                return true;
            }

            board[i][col] = 0; // BACKTRACK
        }
    }

    return false;
}

function solveNQ(N) {
    let board = Array.from({ length: N }, () => Array(N).fill(0));

    if (!solveNQUtil(board, 0, N)) {
        console.log("Solution does not exist");
        return false;
    }

    console.log(board);
    return true;
}

solveNQ(4);

#### การวิเคราะห์ความซับซ้อน (Complexity)

ความซับซ้อนของการทำงานของ backtracking ขึ้นอยู่กับกรณีของปัญหาที่ถูกแก้ โดยทั่วไปจะเป็น O(N!)

#### ข้อดีของ Backtracking

- มีโครงสร้างที่ง่ายต่อการคิดค้นและนำไปใช้

- สามารถใช้สำหรับปัญหาต่างๆ ที่มีลักษณะเป็น decision tree ได้เป็นอย่างดี

#### ข้อเสียของ Backtracking

- ใช้เวลานานในการค้นหา โดยเฉพาะปัญหาที่มี search space ใหญ่มาก

- อาจใช้หน่วยความจำสูงหาก search tree มีขนาดใหญ่

Backtracking เป็นเครื่องมือที่สำคัญและทรงพลังสำหรับนักพัฒนาที่ต้องการแก้ปัญหาหลากหลายอย่าง ณ Expert-Programming-Tutor (EPT) คุณสามารถเรียนรู้และฝึกฝนการเขียน algorithms นี้และอื่นๆ เพื่อเพิ่มระดับความสามารถในการแก้ปัญหาทางโปรแกรมมิงด้วย JavaScript และภาษาอื่นๆ การลงทะเบียนเรียนที่ EPT หมายความว่าคุณกำลังลงทุนในทักษะที่จะประสบความสำเร็จในอนาคตของคุณเอง!

หมายเหตุ: ข้อมูลในบทความนี้อาจจะผิด โปรดตรวจสอบความถูกต้องของบทความอีกครั้งหนึ่ง บทความนี้ไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงใด ๆ ได้ ทาง EPT ไม่ขอยืนยันความถูกต้อง และไม่ขอรับผิดชอบต่อความเสียหายใดที่เกิดจากบทความชุดนี้ทั้งทางทรัพย์สิน ร่างกาย หรือจิตใจของผู้อ่านและผู้เกี่ยวข้อง