LeetCode-题目整理【10】:单词搜索

先补充一些小知识:

dfs和回溯的区别

深度优先搜索(DFS)和回溯是两种常用的算法思想,它们在解决问题时有一些相似之处,但也有一些不同之处。

  1. 深度优先搜索(DFS)是一种 用于遍历或搜索图、树或其他数据结构的算法。 它从一个起始节点开始,沿着一条路径尽可能深地搜索,直到无法继续或达到目标节点。然后,它回溯到之前的节点,并尝试其他的路径。DFS 是一种 递归的算法,通过调用自身来实现深度搜索。DFS 的特点是先深度后回溯。

  2. 回溯算法是一种解决问题的通用算法,它通过尝试不同的选择来找到解。回溯算法通常用于组合问题、排列问题、搜索问题等。 在回溯算法中,我们逐步构建解,并在每一步尝试不同的选择,如果当前的选择导致无法找到解,那么我们回溯到上一步并尝试其他的选择。回溯算法通常使用 递归 来实现。回溯的特点是试错和撤销。

  3. 总结来说,DFS 是一种用于遍历或搜索特定数据结构的算法,而回溯是一种通用的解决问题的算法思想。DFS 可以看作是一种特殊的回溯算法,它在实现过程中使用了回溯的思想。

  4. 在实际应用中,DFS 和回溯通常会结合使用。例如,在图的深度优先搜索中,可以使用回溯来记录访问过的节点,并在回溯时撤销访问过的节点。在排列组合问题中,也可以使用回溯来生成所有可能的组合,并在回溯时撤销选择。

因此下面这两道单词搜索的题目,因为是图的形式,因此使用DFS

  1. 单词搜索
    中等
    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。
    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”,“E”],[“S”,“F”,“C”,“S”],[“A”,“D”,“E”,“E”]], word = “SEE”
    输出:true
    示例 3:
    输入:board = [[“A”,“B”,“C”,“E”],[“S”,“F”,“C”,“S”],[“A”,“D”,“E”,“E”]], word = “ABCB”
    输出:false
//使用DFS算法(特殊的回溯算法)

func exist(board [][]byte, word string) bool {
   
	rows, cols := len(board), len(board[0])

	var dfs func(row, col, index int) bool
	dfs = func(row, col, index int) bool {
   
		// 边界条件检查
		if row < 0 || row >= rows || col < 0 || col >= cols || board[row][col] != word[index] {
   
			return false
		}

		// 如果已经匹配到最后一个字符,返回 true(因为在board[row][col] != word[index]已经对字母进行判断)
		if index == len(word)-1 {
   
			return true
		}

		// 保存当前字符,避免重复使用
		temp := board[row][col]
		// 标记当前字符已使用
		board[row][col] = '.'

		// 递归调用上下左右四个方向
		if dfs(row-1, col, index+1) || dfs(row+1, col, index+1) || dfs(row, col-1, index+1) || dfs(row, col+1, index+1) {
   
			return true
		}

		// 恢复原始字符,进行回溯(主要是当网格中存在字母相同时,最开始选到的字母并不符合条件,只能跳出递归,从新选择起点)
		board[row][col] = temp
		return false
	}

	// 遍历整个二维网格(目的是选择起点位置,如果在index=0时返回false,那么就不是起点,继续遍历)
	for i := 0; i < rows; i++ {
   
		for j := 0; j < cols; j++ {
   
			if dfs(i, j, 0) {
   
				return true
			}
		}
	}

	return false
}
  1. 单词搜索 II
    困难
    给定一个 m x n 二维字符网格 board 和一个单词(字符串)列表 words, 返回所有二维网格上的单词 。
    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在一个单词中不允许被重复使用。
    示例 1:
    输入:board = [[“o”,“a”,“a”,“n”],[“e”,“t”,“a”,“e”],[“i”,“h”,“k”,“r”],[“i”,“f”,“l”,“v”]], words = [“oath”,“pea”,“eat”,“rain”]
    输出:[“eat”,“oath”]
    示例 2:
    输入:board = [[“a”,“b”],[“c”,“d”]], words = [“abcb”]
    输出:[]
func findWords(board [][]byte, words []string) []string {
   
	rows, cols := len(board), len(board[0])
	result := []string{
   }

	// 定义一个辅助函数,用于进行深度优先搜索
	var dfs func(row, col, index int, word string)
	dfs = func(row, col, index int, word string) {
   
		// 边界条件检查
		if row < 0 || row >= rows || col < 0 || col >= cols || board[row][col] == '#' || board[row][col] != word[index] {
   
			return
		}

		// 如果已经匹配到最后一个字符,将当前单词添加到结果列表中
		if index == len(word)-1 {
   
			result = append(result, word)
			return
		}

		// 保存当前字符,避免重复使用
		temp := board[row][col]
		// 标记当前字符已使用
		board[row][col] = '#'

		// 递归调用上下左右四个方向
		dfs(row-1, col, index+1, word)
		dfs(row+1, col, index+1, word)
		dfs(row, col-1, index+1, word)
		dfs(row, col+1, index+1, word)

		// 恢复原始字符,进行回溯
		board[row][col] = temp
	}

	// 遍历单词列表
	for _, word := range words {
   
		// 遍历整个二维网格,以每个位置作为起点位置调用 dfs 函数
		for i := 0; i < rows; i++ {
   
			for j := 0; j < cols; j++ {
   
				dfs(i, j, 0, word)
			}
		}
	}

	// 去重结果列表中的重复单词
	uniqResult := make(map[string]bool)
	for _, word := range result {
   
		uniqResult[word] = true
	}

	finalResult := []string{
   }
	for word := range uniqResult {
   
		finalResult = append(finalResult, word)
	}

	return finalResult
}

//但是时间超出限制,因此需要添加trie树

虽然上述的代码过程是正确的,仅使用到DFS,和第一题的解法类似,但是超出了时间限制,因此需要减少遍历的时间,引入Trie树(前缀树)

  1. Trie 树(也称为前缀树)是一种用于高效存储和搜索字符串的数据结构。 在这个问题中,使用 Trie 树的原因是为了加速单词的匹配。
  2. 在给定的二维网格中,需要搜索是否存在给定的单词。如果使用简单的暴力搜索方法,对于每个单词都需要遍历整个二维网格,时间复杂度将非常高。
  3. 使用 Trie 树可以极大地减少搜索的时间复杂度。 通过构建 Trie 树,我们可以将单词的前缀存储在 Trie 树中,然后在搜索过程中,只需要在 Trie 树中进行匹配即可,避免了不必要的遍历操作。
  4. 具体来说,在构建 Trie 树时,我们可以将所有的单词插入到 Trie 树中,每个节点表示一个字符。然后,在搜索过程中,我们可以根据当前位置的字符在 Trie 树中进行匹配,如果匹配成功,则继续搜索下一个字符;如果匹配失败,则可以直接返回,无需继续搜索。
  5. 通过使用 Trie 树,可以将搜索的时间复杂度降低到 O(n),其中 n 是所有单词的总长度。
type TrieNode struct {
   
	children [26]*TrieNode
	word     string
}

func findWords(board [][]byte, words []string) []string {
   
	rows, cols := len(board), len(board[0])
	result := []string{
   }
    
	root := buildTrie(words)

	var dfs func(row, col int, node *TrieNode)
	dfs = func(row, col int, node *TrieNode) {
   
		// 边界条件检查
		if row < 0 || row >= rows || col < 0 || col >= cols || board[row][col] == '#' {
   
			return
		}

		// 获取当前字符
		ch := board[row][col]
		// 检查当前字符是否在 Trie 树中
		node = node.children[ch-'a']
		if node == nil {
   
			return
		}

		// 更新结果列表
		if node.word != "" {
   
			result = append(result, node.word)
			node.word = "" // 避免重复添加单词
		}

		// 保存当前字符,避免重复使用
		board[row][col] = '#'

		// 递归调用上下左右四个方向
		dfs(row-1, col, node)
		dfs(row+1, col, node)
		dfs(row, col-1, node)
		dfs(row, col+1, node)

		// 恢复原始字符,进行回溯
		board[row][col] = ch
	}

	// 遍历整个二维网格,以每个位置作为起点位置调用 dfs 函数
	for i := 0; i < rows; i++ {
   
		for j := 0; j < cols; j++ {
   
			dfs(i, j, root)
		}
	}

	return result
}

func buildTrie(words []string) *TrieNode {
   
	root := &TrieNode{
   }
	for _, word := range words {
   
		node := root
		for _, ch := range word {
   
			index := ch - 'a'
			if node.children[index] == nil {
   
				node.children[index] = &TrieNode{
   }
			}
			node = node.children[index]
		}
		node.word = word
	}
	return root
}

//使用了 Trie 树(前缀树)来加速单词的匹配。首先,我们先构建一个 Trie 树,将所有的单词插入到 Trie 树中。然后,我们遍历整个二维网格,以每个位置作为起点位置调用深度优先搜索(DFS)。

//在 dfs 函数中,我们首先检查当前位置是否越界,如果越界则直接返回。然后,我们获取当前位置的字符,并检查该字符是否在 Trie 树中。如果不在,则直接返回。

//如果当前位置的字符在 Trie 树中,我们将当前位置的字符标记为已使用(例如用 #),然后递归调用 dfs 函数,继续在上、下、左、右四个方向上进行搜索。

//在递归调用之前,我们需要更新 Trie 树的节点,将其移动到下一层节点。如果移动后的节点表示一个单词,则将该单词添加到结果列表中,并将该节点的 word 字段置为空字符串,以避免重复添加单词。

//在递归调用之后,我们需要恢复当前位置的字符,进行回溯。

//最后,在主函数中,我们遍历每个起点位置,并调用 dfs 函数进行搜索。将找到的单词添加到结果列表中,并返回结果列表。

相关推荐

  1. LeetCode-题目整理10】:单词搜索

    2024-01-27 00:08:02       56 阅读
  2. LeetCode-题目整理11】:回溯算法

    2024-01-27 00:08:02       37 阅读
  3. leetCode79. 单词搜索

    2024-01-27 00:08:02       30 阅读
  4. LeetCode 211.添加与搜索单词 - 数据结构设计 题解

    2024-01-27 00:08:02       62 阅读
  5. LeetCode-题目整理12】:N皇后问题--回溯算法

    2024-01-27 00:08:02       67 阅读

最近更新

  1. docker php8.1+nginx base 镜像 dockerfile 配置

    2024-01-27 00:08:02       98 阅读
  2. Could not load dynamic library ‘cudart64_100.dll‘

    2024-01-27 00:08:02       106 阅读
  3. 在Django里面运行非项目文件

    2024-01-27 00:08:02       87 阅读
  4. Python语言-面向对象

    2024-01-27 00:08:02       96 阅读

热门阅读

  1. SpringBoot中从HikariCP迁移到Oracle UCP指南

    2024-01-27 00:08:02       43 阅读
  2. Tcp实现聊天

    2024-01-27 00:08:02       47 阅读
  3. 2024.1.23力扣每日一题——最长交替子数组

    2024-01-27 00:08:02       61 阅读
  4. 整数反转算法(leetcode第7题)

    2024-01-27 00:08:02       54 阅读
  5. vue3常用代码

    2024-01-27 00:08:02       59 阅读
  6. Oracle中如何把整个表作为参数传递

    2024-01-27 00:08:02       49 阅读
  7. sudo 授权问题

    2024-01-27 00:08:02       55 阅读