[LeetCode随记] 剑指 Offer 12. 矩阵中的路径

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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格开始,每一步可以在矩阵中向左、右、上、下移动一格。如果一条路径经过了矩阵的某一格,那么该路径不能再次进入该格子。例如,在下面的3×4的矩阵中包含一条字符串“bfce”的路径(路径中的字母用加粗标出)。

[["a","b","c","e"], ["s","f","c","s"], ["a","d","e","e"]]

但矩阵中不包含字符串“abfb”的路径,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,路径不能再次进入这个格子。

示例 1:
输入:board = [["A","B","C","E"],["S","F","C","S"],["A","D","E","E"]], word = "ABCCED"
输出:true

示例 2:
输入:board = [["a","b"],["c","d"]], word = "abcd"
输出:false

提示:
1 <= board.length <= 200
1 <= board[i].length <= 200
  • 分析: 题中提到“路径”关键字,一般考虑为回溯或者暴力DFS,还提到了不可重复进入,因此需要进行剪枝的优化。
  • 深度优先搜索DFS:理解为暴力遍历矩阵中可形成的所有字符串可能性。通过递归朝一个方向搜到底,再回溯至上个节点,沿另一个方向搜索,以此类推。
  • 剪枝: 在搜索中,遇到这条路不可能和目标字符串匹配成功的情况(例如:此矩阵元素和目标字符不同、此元素已被访问),则应立即返回,称之为可行性剪枝

参考题解链接:leetcode-cn.com/problems/ju…

DFS执行逻辑设计:
1. DFS的递归函数签名
    “是否存在一条包含某字符串所有字符的路径” -> 函数返回值为Boolean;
    参数需求包括(int[][] board, int i, int j, int[] target, int cur)
2. 终止条件
    -访问越界返回false;
    -与当前需求字符不同,返回false;
    -已被访问过,返回false;
    -cur == target.length - 1 -> return true;
3. 每一步行为
    -将当前格子标记为已访问
    -递归调用dfs往四个方向进行寻找
    -恢复当前格子
4. return;

复杂度分析:
时间复杂度 O(3^K MN):
最差情况下,需要遍历矩阵中长度为 K字符串的所有方案,时间复杂度为 O(3^K);矩阵中共有 MN个起点,时间复杂度为 O(MN)。
空间复杂度 O(K):
搜索过程中的递归深度不超过 K ,因此系统因函数调用累计使用的栈空间占用 O(K)(因为函数返回后,系统调用的栈空间会释放)。
最坏情况下 K = MN,递归深度为 MN,此时系统栈使用 O(MN)的额外空间。
    
class Solution {
    public boolean exist(char[][] board, String word) {
        char[] words = word.toCharArray();
        for(int i = 0; i < board.length; i++) {
            for(int j = 0; j < board[0].length; j++) {
                if (dfs(board, i, j, words, 0)) return true;
            }
        }
        return false;
    }
    boolean dfs(char[][] board, int i, int j, char[] target, int cur) {
        if(i >= board.length || i < 0 || j >= board[0].length || j < 0 || board[i][j] != target[cur]) return false;
        if(cur == target.length - 1) return true;
        board[i][j] = '\0';
        boolean res = dfs(board, i + 1, j, target, cur + 1) || dfs(board, i - 1, j, target, cur + 1) || 
                      dfs(board, i, j + 1, target, cur + 1) || dfs(board, i , j - 1, target, cur + 1);
        board[i][j] = target[cur];
        return res;
    }
}