Java 标准的带记忆DFS搜索,提供递归和非递归 两种 方法,了解一下。
题目描述
请设计一个函数,用来判断在一个矩阵中是否存在一条包含某字符串所有字符的路径。路径可以从矩阵中的任意一个格子开始,每一步可以在矩阵中向左,向右,向上,向下移动一个格子。如果一条路径经过了矩阵中的某一个格子,则该路径不能再进入该格子。 例如 矩阵中包含一条字符串"bcced"的路径,但是矩阵中不包含"abcb"路径,因为字符串的第一个字符b占据了矩阵中的第一行第二个格子之后,路径不能再次进入该格子。
解题思路
思路一:回溯法(递归来实现DFS)
基本思想:
0.根据给定数组,初始化一个标志位数组,初始化为false,表示未走过,true表示已经走过,不能走第二次
1.根据行数和列数,遍历数组,先找到一个与str字符串的第一个元素相匹配的矩阵元素,进入judge
2.根据i和j先确定一维数组的位置,因为给定的matrix是一个一维数组
3.确定递归终止条件:越界,当前找到的矩阵值不等于数组对应位置的值,已经走过的,这三类情况,都直接false,说明这条路不通
4.若k,就是待判定的字符串str的索引已经判断到了最后一位,此时说明是匹配成功的
5.下面就是本题的精髓,递归不断地寻找周围四个格子是否符合条件,只要有一个格子符合条件,就继续再找这个符合条件的格子的四周是否存在符合条件的格子,直到k到达末尾或者不满足递归条件就停止。
6.走到这一步,说明本次是不成功的,我们要还原一下标志位数组index处的标志位,进入下一轮的判断。
代码如下:
public class Solution { public boolean hasPath(char[] matrix, int rows, int cols, char[] str) { if(matrix == null || matrix.length != rows * cols || str == null || str.length == 0 || str.length > matrix.length) return false; //标志位,初始化为false boolean[] flag = new boolean[matrix.length]; for(int i=0;i<rows;i++){ for(int j=0;j<cols;j++){ //循环遍历二维数组,找到起点等于str第一个元素的值,再递归判断四周是否有符合条件的----回溯法 if(judge(matrix,i,j,rows,cols,flag,str,0)){ return true; } } } return false; } //judge(初始矩阵,索引行坐标i,索引纵坐标j,矩阵行数,矩阵列数,待判断的字符串,字符串索引初始为0即先判断字符串的第一位) private boolean judge(char[] matrix,int i,int j,int rows,int cols,boolean[] flag,char[] str,int k){ //先根据i和j计算匹配的第一个元素转为一维数组的位置 int index = i*cols+j; //递归终止条件 if(i<0 || j<0 || i>=rows || j>=cols || matrix[index] != str[k] || flag[index] == true) return false; //若k已经到达str末尾了,说明之前的都已经匹配成功了,直接返回true即可 if(k == str.length-1) return true; //要走的第一个位置置为true,表示已经走过了 flag[index] = true; //回溯,递归寻找,每次找到了就给k加一,找不到,还原 if(judge(matrix,i-1,j,rows,cols,flag,str,k+1) || judge(matrix,i+1,j,rows,cols,flag,str,k+1) || judge(matrix,i,j-1,rows,cols,flag,str,k+1) || judge(matrix,i,j+1,rows,cols,flag,str,k+1) ) { return true; } //走到这,说明这一条路不通,还原,再试其他的路径 flag[index] = false; return false; } }
思路二:标准的DFS,非递归
需要辅助容器帮助记录路径,选用栈stack,还需要标记是否遍历过,用boolean[] visited
1.DFS深度优先,
进:peek一次,str的位子index++,对应位子visited[i+j*rows]=true,
并且把周围合适的点(上下左右&&字符匹配&&未遍历)加入到stack中
退:当前遍历过,复位:visited设为false,并且s.pop移除当前元素,str的位置减一
2.如果str匹配成功就返回true
public boolean hasPath(char[] matrix, int rows, int cols, char[] str) { if(matrix == null || matrix.length != rows * cols || str == null || str.length == 0 || str.length > matrix.length) return false; boolean[] visited = new boolean[matrix.length]; for (int j = 0; j < rows; j++) { for (int i = 0; i < cols; i++) {//每个节点都有可能是起点 if(dfs(matrix,rows,cols,str,i,j,visited)) return true; } } return false; } //这里方便遍历上下左右 private static int[] x = {0,1,0,-1};//顺时针 private static int[] y = {1,0,-1,0};//顺时针 //这里复用了boolean[] visited 减少内存开销 private boolean dfs(char[] matrix, int rows, int cols, char[] str, int i, int j, boolean[] visited) { if(matrix[i + j * cols] != str[0]) return false;//第一个字符必须相等 Stack<Integer> s = new Stack<>();//存的是坐标 int index = 0;//当前str的索引 s.push(i + j * cols); while(!s.empty()) { int location = s.peek(); if(visited[location] == true){//访问过,全部复位 visited[location] = false;//取消访问记录 s.pop();//退出该节点 if(--index < 0) return false; continue;//防止该路径再次遍历 } visited[location] = true;//标记已访问 if(++index == str.length) return true;//如果这个字符恰好是最后一个字符,直接返回true /* * 将当前节点周围(上下左右)符合标准的点加入到s中, * 1.边界条件:i = location % cols j = location / cols i和j判断边界 * 2.必须未遍历过visited[cur] == false * 3.当前字符匹配matrix[cur] == str[index] */ for (int k = 0; k < 4; k++) { int xn = location % cols + x[k]; int yn = location / cols + y[k]; int cur = xn + yn * cols; if(xn >= 0 && xn < cols && yn >= 0 && yn < rows && visited[cur] == false && matrix[cur] == str[index]) { s.push(cur); } } } return false; }
参考来源
https://www.nowcoder.com/questionTerminal/c61c6999eecb4b8f88a98f66b273a3cc?f=discussion
https://www.nowcoder.com/questionTerminal/c61c6999eecb4b8f88a98f66b273a3cc?f=discussion