小明思考

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字梯游戏

Posted on 2013-04-18 12:46 小明 阅读(1505) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: 数据结构和算法
问题给定两个单词(一个开始,一个结束)和一个字典,找出最短的从开始单词到结束单词的变换序列的长度,并满足:

1.每次只能变换一个字母
2.所有的中间单词必须存在于字典中

比如:
输入:
start = "hit"
end = "cog"
dict = ["hot","dot","dog","lot","log"]

那么最短的变化序列是"hit" -> "hot" -> "dot" -> "dog" -> "cog",所以返回长度是5。
注意:
1. 如果找不到这样的序列,返回0
2. 所有单词的长度都是相同的
3. 所有单词都只含有小写的字母。

分析:
这个问题本质是一个图论中的寻求最短路径的问题。之前做过一个迷宫寻路的demo,有兴趣的可以看看:http://slab.sinaapp.com/pathfinder/

为了提高效率,把输入的HashSet转化成数组来处理,并预先计算好他们相互的关系。下面使用的算法是BFS,在大多数情况下,都是足够快的。如果要优化,可以使用A*,但是实现的复杂度就会大幅增加。

代码如下:
public class WordLadder {
    
    private boolean canChange(char[] a,char[] b){
        int diff = 0;
        int len = a.length;
        for(int i=0;i<len;++i){
            if(a[i]!=b[i]){
                ++diff;
                if(diff>1){
                    return false;
                }
            }
        }
        return true;
    }
    
    public int ladderLength(String start, String end, HashSet<String> dict) {
        Object[] all = new Object[dict.size()+2];
        int t=0;
        all[t++]=start.toCharArray();
        for(String d:dict){
            all[t++]=d.toCharArray();
        }
        all[t++]=end.toCharArray();
        int size = all.length;
        boolean[][] matrix = new boolean[size][size];
        for(int i=0;i<size;++i){
            char[]si = (char[])all[i];
            for(int j=i+1;j<size;++j){
                char[] sj = (char[])all[j];
                if(canChange(si,sj)){
                    matrix[i][j] = matrix[j][i] = true;  
                }
            }
        }
        
        int[] cost = new int[size];
        for(int i=0;i<size;++i){
            cost[i] = Integer.MAX_VALUE;
        }
        cost[0] = 0;
        List<Integer> openlist = new ArrayList<Integer>();
        openlist.add(0);
        int target = size-1;
        while(!openlist.isEmpty()){
            int current = openlist.remove(openlist.size()-1);
            boolean[] mn = matrix[current];
            int cc =  cost[current];
            for(int i=0;i<size;++i){
                if(mn[i]){
                    if(i==target){ //find
                        return cc+2;
                    }
                    if(cost[i]>cc+1){
                        cost[i]=cc+1;
                        openlist.add(0,i);
                    }
                }
            }
        }
        return 0;
    }
}

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