题目
题目描述 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
题解
回溯算法 (引用Krahets )
矩阵搜索问题,使用 DFS+剪枝 解决。
深度优先搜索(DFS ):递归遍历矩阵,先朝某个方向 搜索到底
,再回溯到上个节点,沿另一个方向搜索。剪枝 :在搜索过程中遇到 该路径不可能与目标匹配
时,应立即返回,称为可行性剪枝。
递归参数 :i,j为矩阵行列索引,k为目标字符在word中的索引。
终止条件 :1)return False
; a)行列索引越界;b)当前矩阵元素与目标字符不同;2)return True
; 字符串已经全部匹配,即 k==len(word)-1
。
递推过程 :1)标记当前矩阵元素
:将 board[i][j]值暂存tmp,并重新赋值为’’,标记其已被访问过;2)搜索下一单元格
:分别对当前元素的上下左右四个方向进行DFS递归搜索;3)还原当前矩阵元素
:若从矩阵左上角未搜索到word,将循环i,j进行后续搜索,故需还原矩阵元素。
时间复杂度 :O($mn3^k$),遍历矩阵中k字符串所有方案,包含上下左右四个方向,舍弃回头方向,剩下三种选择,时间复杂度为O($3^k$);矩阵共有mn个初始点,时间复杂度为O(mn);空间复杂度 :O(mn),递归深度不超过k,最坏情况下k=mn。
class Solution : def exist (self, board: List[List[str]], word: str) -> bool: def dfs (i, j, k) : if not 0 <= i < len(board) or not 0 <= j < len(board[i]) or board[i][j] != word[k]: return False if k == len(word) - 1 : return True tmp, board[i][j] = board[i][j], '' flag = dfs(i+1 , j, k+1 ) or dfs(i-1 , j, k+1 ) or dfs(i, j+1 , k+1 ) or dfs(i, j-1 , k+1 ) board[i][j] = tmp return flag for i in range(len(board)): for j in range(len(board[i])): if dfs(i, j, 0 ): return True return False
非递归DFS (引用东流 ,击败84.5% + 99.8%)
DFS用栈维护,BFS用队列维护。
class Solution : def exist (self, board: List[List[str]], word: str) -> bool: w_l = len(word) if w_l < 1 : return True rows = len(board) cols = len(board[0 ]) board_vis = [[0 ] * cols for i in range(rows)] dir_list = [[-1 , 0 ], [0 , 1 ], [1 , 0 ],[0 , -1 ]] word_stack = [] for i in range(rows): for j in range(cols): if board[i][j] == word[0 ]: word_stack.append((i, j, 0 )) while len(word_stack) > 0 : top = word_stack[-1 ] tx = top[0 ] ty = top[1 ] tl = top[2 ] board_vis[tx][ty] = 1 if tl == w_l - 1 : return True flag = True for di in dir_list: next_x = tx + di[0 ] next_y = ty + di[1 ] if next_x >= 0 and next_x < rows and next_y >= 0 and next_y < cols \ and board_vis[next_x][next_y] == 0 and board[next_x][next_y] == word[tl + 1 ]: word_stack.append((next_x, next_y, tl + 1 )) flag = False if flag: while len(word_stack): top = word_stack[-1 ] if top[2 ] != tl: break tl -= 1 word_stack.pop() board_vis[top[0 ]][top[1 ]] = 0 return False