120. Word Ladde——单词接龙（BFS分层遍历）

Description

给出两个单词（start和end）和一个字典，找到从start到end的最短转换序列

比如：

每次只能改变一个字母。
变换过程中的中间单词必须在字典中出现。

注意事项

如果没有转换序列则返回0。
所有单词具有相同的长度。
所有单词都只包含小写字母。

Given two words (start and end), and a dictionary, find the length of shortest transformation sequence from start to end, such that:

Only one letter can be changed at a time
Each intermediate word must exist in the dictionary

Notice

Return 0 if there is no such transformation sequence.
All words have the same length.
All words contain only lowercase alphabetic characters.

Example

Given:
start = "hit"
end = "cog"
dict = ["hot","dot","dog","lot","log"]

As one shortest transformation is "hit" -> "hot" -> "dot" -> "dog" -> "cog",
return its length 5.

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Solution

思路：

1. 使用BFS分层搜索每层可能的下一个单词，并把层号加一。

2. 遍历下个单词的所有可能，如果已出现过这个可能则直接跳过，将没出现过的记录到Set和Queue中。

3. 如果下个单词为end，则返回层数。如果知道队列为空都没找到，则返回0。

public class Solution {
    /*
     * @param start: a string
     * @param end: a string
     * @param dict: a set of string
     * @return: An integer
     */
    public int ladderLength(String start, String end, Set<String> dict) {
        // write your code here
        if (dict == null) {
            return 0;
        }
        if (start.equals(end)) {
            return 1;
        }
        
        //为了能搜出这个结果，end需在字典中
        dict.add(start);
        dict.add(end);
        
        //BFS搜索每层可能的结果，并比较知否找到end
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();
        HashSet<String> set = new HashSet<>();
        queue.offer(start);
        set.add(start);
        
        int length = 1;
        while (!queue.isEmpty()) {
            length++;   //遍历每层可能的结果前计数值加一
            int size = queue.size();
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                String word = queue.poll();
                //遍历下个单词的所有可能，如果已出现过这个可能则直接跳过，将没出现过的记录下来
                for (String nextWord : getNextWords(word, dict)) {
                    if (set.contains(nextWord)) {
                        continue;
                    }
                    if (nextWord.equals(end)) {
                        return length;
                    }
                    set.add(nextWord);
                    queue.offer(nextWord);
                }
            }
        }
        return 0;
    }
    
    //找到所有可能的结果，看看是不是在字典中有出现，如果出现就记录下来
    // get connections with given word.
    // for example, given word = 'hot', dict = {'hot', 'hit', 'hog'}
    // it will return ['hit', 'hog']
    private ArrayList<String> getNextWords(String word, Set<String> dict) {
        ArrayList<String> nextWords = new ArrayList<>();
        for (char c = 'a'; c < 'z'; c++) {
            for (int i = 0; i < word.length(); i++) {
                if (c == word.charAt(i)) {
                    continue;
                }
                String nextWord = replace(word, i, c);
                if (dict.contains(nextWord)) {
                    nextWords.add(nextWord);
                }
            }
        }
        return nextWords;
    }
    
    // replace character of a string at given index to a given character
    // return a new string
    private String replace(String s, int index, char c) {
        char[] chars = s.toCharArray();
        chars[index] = c;
        return new String(chars);
    }
}