剑指offer:Python 矩阵中的路径

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个格子开始,每一步可以在矩阵中向左,向右,向上,向下移动一个格子。如果一条路径经过了矩阵中的某一个格子,则该路径不能再进入该格子。 例如 a b c e s f c s a d e e 矩阵中包含一条字符串"bcced"的路径,但是矩阵中不包含"abcb"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,路径不能再次进入该格子。

思路及Python实现

  • 用回溯法来实现:首先,遍历矩阵中的格子,直到找到一个和字符串第一个字符相同的格子,把这个格子作为这个路径进入矩阵的起点。除了在边界的格子之外,其他各自都有4个相邻的格子。如果矩阵中的某个格子的字符不是ch,那么这个格子不可能处在路径上的第i个位置。如果路径上的第i个字符正好是ch,那么往相邻的格子寻找路径上的第i+1个字符。当在矩阵中定位了路径中前n个字符的位置之后,在与第n个字符对应的格子的周围都没有找到第n+1个字符,说明第n个字符不对,这个时候只要在路径上回到第n-1个字符,重新定位第n个字符即可。
  • 由于路径不能重复进入矩阵的格子,因此需要定义一个和矩阵相同大小的布尔值矩阵,作为当前已经找过的路径是否经过某个格子的标识。 当矩阵中坐标为(row,col)的
    格子和路径字符串中相应的字符一样时,从4个相邻的格子(row,col-1),(row-1,col),(row,col+1)以及(row+1,col)中去定位路径字符串中下一个字符如果4个相邻的格子都没有匹配字符串中下一个的字符,表明当前路径字符串中字符在矩阵中的定位不正确,我们需要回到前一个,然后重新定位。一直重复这个过程,直到路径字符串上所有字符都在矩阵中找到合适的位置

经典的dfs题

class Solution:
    def dfs(self, matrix, flag, rows, cols, r, c, s):
        if s == '':
            return True
        dx = [-1, 1, 0, 0]
        dy = [0, 0, -1, 1]  # 利用两个数组,来实现对每个格子周围格子的访问
        for k in range(4):
            x = dx[k] + r
            y = dy[k] + c
            if x >= 0 and x < rows and y >= 0 and y < cols and flag[x][y] and matrix[x * cols + y] == s[0]:
                flag[x][y] = False  # 修改当前格子的标识
                if self.dfs(matrix, flag[:], rows, cols, x, y, s[1:]):  # 递归
                    return True
                flag[x][y] = True
                # 如果上一个判断条件返回的是False,那么就说明这个格子目前还不是路径上的格子,再把当前格子的标识修改回来。
        return False

    def hasPath(self, matrix, rows, cols, path):
        if path == '':
            return True
        flag = [[True for c in range(cols)] for r in range(rows)]  # 定义一个表示矩阵
        for r in range(rows):
            # 对这个矩阵中的元素进行遍历,不断找路径进入矩阵的起点,直到以某个格子为起点找到整个路径为止。
            for c in range(cols):
                if matrix[r * cols + c] == path[0]:
                    flag[r][c] = False
                    if self.dfs(matrix, flag[:], rows, cols, r, c, path[1:]):
                        return True
                    flag[r][c] = True
        return False
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