LeetCode~433. 最小基因变化

持续创作，加速成长！这是我参与「掘金日新计划 · 6 月更文挑战」的第6天，点击查看活动详情

题目描述

基因序列可以表示为一条由 8 个字符组成的字符串，其中每个字符都是 'A'、'C'、'G' 和 'T' 之一。

假设我们需要调查从基因序列 start 变为 end 所发生的基因变化。一次基因变化就意味着这个基因序列中的一个字符发生了变化。

例如，"AACCGGTT" --> "AACCGGTA" 就是一次基因变化。 另有一个基因库 bank 记录了所有有效的基因变化，只有基因库中的基因才是有效的基因序列。

给你两个基因序列 start 和 end ，以及一个基因库 bank ，请你找出并返回能够使 start 变化为 end 所需的最少变化次数。如果无法完成此基因变化，返回 -1 。

注意：起始基因序列 start 默认是有效的，但是它并不一定会出现在基因库中。

示例

输入： start = "AACCGGTT", end = "AACCGGTA", bank = ["AACCGGTA"]
输出： 1

输入：start = "AACCGGTT", end = "AAACGGTA", bank = ["AACCGGTA","AACCGCTA","AAACGGTA"]
输出：2

输入：start = "AAAAACCC", end = "AACCCCCC", bank = ["AAAACCCC","AAACCCCC","AACCCCCC"]
输出：3

提示

• start.length == 8
• end.length == 8
• 0 <= bank.length <= 10
• bank[i].length == 8
• start、end 和 bank[i] 仅由字符 ['A', 'C', 'G', 'T'] 组成

广度优先搜索

可以使用广度搜索，尝试所有合法的基因变化，并找到其中最小的一个变化次数即可。

1. 如果start等于end，则直接返回0，如果end不在bank中，则返回-1。
2. 将start入队，尝试转变基因，并将新的基因存入队列中，进行二次转变。
3. 校验基因序列合法性以及重复性。
4. 如果end与之匹配，则放回当前次数。所有基因转变完成都未能匹配，则返回-1。

class Solution {
    public int minMutation(String start, String end, String[] bank) {
        if (start.equals(end)) {
            return 0;
        }

        Set<String> banks = new HashSet<String>();
        Set<String> visited = new HashSet<String>();
        char[] keys = {'A', 'C', 'G', 'T'};        
        for (String w : bank) {
            banks.add(w);
        }
        if (!banks.contains(end)) {
            return -1;
        }

        Queue<String> queue = new ArrayDeque<String>();
        queue.offer(start);
        visited.add(start);
        int step = 1;
        while (!queue.isEmpty()) {
            int sz = queue.size();
            for (int i = 0; i < sz; i++) {
                String curr = queue.poll();
                for (int j = 0; j < 8; j++) {
                    for(char key : keys){
                        if (key != curr.charAt(j)) {
                            StringBuffer sb = new StringBuffer(curr);
                            sb.setCharAt(j, key);
                            String next = sb.toString();
                            if (!visited.contains(next) && banks.contains(next)) {
                                if (next.equals(end)) {
                                    return step;
                                }
                                queue.offer(next);
                                visited.add(next);
                            }
                        }
                    }
                }
            }
            ++step;
        }
        return -1;
    }
}