矩阵中的路径

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 a b c e s f c s a d e e 矩阵中包含一条字符串"abccee"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。

首先看到这个题目,思路很明确,使用DFS递归的回溯剪枝思想,即添加一些判断条件使得程序不再递归下去。首先对于matrix中的每一个都可能是起点,需要遍历。由题可知,只要找到一条路径,即可返回true,最后的0表示从str的第0个字符开始。代码如下:

for(int i = 0; i < rows; i++)
    for(int j = 0; j < cols; j++)
        if(subHasPath(matrix,rows,cols,str,i,j,0))
            return true;

对于从每一个点开始的子路径,因为使用递归,我们只需知道在这一步该怎么做即可,不用管之后该怎么做。同时找到一个递归的出口即可。代码如下:

if(matrix[row*cols+col] != str[len]) return false;
if(len == str.length-1) return true;
if(row > 0 && subHasPath(matrix,rows,cols,str,row-1,col,len+1)) return true;
if(row < rows-1 && subHasPath(matrix,rows,cols,str,row+1,col,len+1)) return true;
if(col > 0 && subHasPath(matrix,rows,cols,str,row,col-1,len+1)) return true;
if(col < cols-1 && subHasPath(matrix,rows,cols,str,row,col+1,len+1)) return true;
return false;

其实如果没有str的长度限制,上面的代码会陷入死循环,但是该题中有str的长度限制,导致dfs最深的深度为str的长度。(类似于TCP中的TTL的作用)但是该题中规定不能访问重复的字符。于是需要一个记录访问的数组visited。完整的代码如下:

boolean[] visited = null;
    public boolean hasPath(char[] matrix, int rows, int cols, char[] str) {
        visited = new boolean[matrix.length];
        for(int i = 0; i < rows; i++)
            for(int j = 0; j < cols; j++)
                if(subHasPath(matrix,rows,cols,str,i,j,0))
                    return true;
        return false;
    }

    public boolean subHasPath(char[] matrix, int rows, int cols, char[] str, int row, int col, int len){
        if(matrix[row*cols+col] != str[len]|| visited[row*cols+col] == true) return false;
        if(len == str.length-1) return true;
        visited[row*cols+col] = true;
        if(row > 0 && subHasPath(matrix,rows,cols,str,row-1,col,len+1)) return true;
        if(row < rows-1 && subHasPath(matrix,rows,cols,str,row+1,col,len+1)) return true;
        if(col > 0 && subHasPath(matrix,rows,cols,str,row,col-1,len+1)) return true;
        if(col < cols-1 && subHasPath(matrix,rows,cols,str,row,col+1,len+1)) return true;
        visited[row*cols+col] = false;
        return false;
    }