JZ12. 矩阵中的路径(搜索与回溯算法)

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给定一个 m x n 二维字符网格 board 和一个字符串单词 word 。如果 word 存在于网格中,返回 true ;否则,返回 false 。

单词必须按照字母顺序,通过相邻的单元格内的字母构成,其中“相邻”单元格是那些水平相邻或垂直相邻的单元格。同一个单元格内的字母不允许被重复使用。

 

例如,在下面的 3×4 的矩阵中包含单词 "ABCCED"(单词中的字母已标出)。

image.png

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:

m == board.length n = board[i].length 1 <= m, n <= 6 1 <= word.length <= 15 board 和 word 仅由大小写英文字母组成

解题思路:

本问题是典型的矩阵搜索问题,可使用 深度优先搜索(DFS)+ 剪枝 解决。

  • 深度优先搜索: 可以理解为暴力法遍历矩阵中所有字符串可能性。DFS 通过递归,先朝一个方向搜到底,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 。

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DFS 解析:

image.png

复杂度分析:

image.png

代码:

class Solution {
    int n, m;
    public boolean exist(char[][] board, String word) {
        char[] words = word.toCharArray();
        n = board.length;
        m = board[0].length;

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                if (dfs(board, words, i, j, 0)) {
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

    public boolean dfs(char[][] board, char[] words, int i, int j, int k) {
        if (i < 0 || i >= n || j < 0 || j >= m || board[i][j] != words[k]) {
            return false;
        }
        if (k == words.length - 1) {
            return true;
        }
        board[i][j] = '\0';
        boolean res = dfs(board, words, i + 1, j, k + 1) ||
                dfs(board, words, i - 1, j, k + 1) ||
                dfs(board, words, i, j + 1, k + 1) ||
                dfs(board, words, i, j - 1, k + 1);
        board[i][j] = words[k];
        return res;
    }
}