力扣 剑指 Offer II 114. 外星文字典 BFS解法

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题目来源:leetcode.cn/problems/Jf…

大致题意: 给一个字符串数组,其中字符之间的大小关系已经被打乱了,但是目前数据是按照打乱后的关系升序排列,也就是说可以通过数组的升序关系获取字符串数组中出现字符之间的大小关系,求出这个大小关系,并按升序返回字符串


思路

通过相邻字符串可以获取一对字符之间的大小关系,这个关系就像一条有向边,比如字符串 "we" < "ew",就可以知道 w < e,于是可以看作一条有向边 w -> e

按照这个方法遍历数组,就可以获得一个表示字符之间大小关系的有向图。

然后对这个有向图进行拓扑排序,即可获取所有出现字符的大小关系对应的字符串

具体实现拓扑排序可以通过深度优先搜索,也可以通过广度优先搜素,在构建图中如果出现环,那么给定的字符串数组无法找出有效的大小关系

这里给出 BFS 解法

BFS

  1. 获取所有有向边和所有字符的入度(获取时同样判断给定字符串数组是否有效)
  2. 将所有入度为 0 的节点作为 bfs 搜索(bfs 搜索顺序与拓扑排序相同)起点
  3. bfs 搜索时,遍历当前节点的有向边,将对应出边节点的入度 -1,若 -1 对应节点入度为 0,则将其加入 bfs 队列
  4. 搜索完毕后,若搜索过的节点数量与所有出现字符数量相同,表示该有向图无环,返回答案;否则,该有向图有环,无效

代码:

	Map<Character, List<Character>> edges;  // 存有向边,键为字符,值为字符出边对应的节点集合
    boolean vaild;  // 标记是否可以找到有效的大小关系
	public String alienOrder_bfs(String[] words) {
        edges = new HashMap<>();
        int[] indegrees = new int[26];
        // 获取所有出现的字符,并初始化有向边哈希表
        for (String word : words) {
            for (int j = 0; j < word.length(); j++) {
                char c = word.charAt(j);
                edges.putIfAbsent(c, new ArrayList<>());
            }
        }
        // 答案数组
        char[] ans = new char[edges.size()];
        // 标记初始化
        vaild = true;
        // 获取所有有向边和节点对应入度
        for (int i = 1; i < words.length && vaild; i++) {
            addEdges_bfs(words[i - 1], words[i], indegrees);
        }
        // 若标记无效,直接返回答案
        if (!vaild) {
            return "";
        }
        // bfs 队列
        Queue<Character> queue = new ArrayDeque<>();
        // 将所有入度为 0 节点作为起点
        for (int i = 0; i < 26; i++) {
            char c = (char) ('a' + i);
            if (indegrees[i] == 0 && edges.containsKey(c)) {
                queue.offer(c);
            }
        }
        // 索引初始化
        int idx = 0;
        // bfs 搜索
        while (!queue.isEmpty()) {
            char cur = queue.poll();
            // 搜索的顺序即为答案
            ans[idx++] = cur;
            // 遍历所有出边
            for (Character ch : edges.get(cur)) {
                // 将对应出边节点入度 --
                indegrees[ch - 'a']--;
                // 若入度为 0,加入队列
                if (indegrees[ch - 'a'] == 0) {
                    queue.offer(ch);
                }
            }
        }
        // 根据搜索过的节点数量判断是否出现环
        return idx == edges.size() ? new String(ans) : "";
    }

    public void addEdges_bfs(String word1, String word2, int[] indegrees) {
        int len1 = word1.length();
        int len2 = word2.length();
        int t = 0;
        int len = Math.min(len1, len2);
        while (t < len) {
            char c1 = word1.charAt(t);
            char c2 = word2.charAt(t);
            // 字符不同,获取大小关系有向边
            if (c1 != c2) {
                edges.get(c1).add(c2);
                // 更新对应字符入度
                indegrees[c2 - 'a']++;
                break;
            }
            t++;
        }
        if (t == len && len1 > len2) {
            vaild = false;
        }
    }