DFS/BFS | 矩阵中移动的最大次数

学术   科技   2023-05-29 07:43   北京  

题目(难度中等)

    给你一个下标从 0 开始、大小为 m x n 的矩阵 grid ,矩阵由若干 正 整数组成。

    你可以从矩阵第一列中的 任一 单元格出发,按以下方式遍历 grid

    从单元格 (row, col) 可以移动到 (row - 1, col + 1)(row, col + 1) (row + 1, col + 1) 三个单元格中任一满足值 严格     大于当前单元格的单元格。

        返回你在矩阵中能够 移动 的 最大 次数

示例 1:

输入:grid = [[2,4,3,5],[5,4,9,3],[3,4,2,11],[10,9,13,15]]

输出:3

解释:可以从单元格 (0, 0) 开始并且按下面的路径移动:

- (0, 0) -> (0, 1).

- (0, 1) -> (1, 2).

- (1, 2) -> (2, 3).

可以证明这是能够移动的最大次数。

示例 2:

输入:grid = [[3,2,4],[2,1,9],[1,1,7]]

输出:0

解释:从第一列的任一单元格开始都无法移动。

提示:

  • m == grid.length

  • n == grid[i].length

  • 2 <= m, n <= 1000

  • 4 <= m * n <= 10^5

  • 1 <= grid[i][j]     <= 10^6

分析和代码

其移动规律有两个关键点:
(1)从第一列任意位置出发;

(2)每次移动必须到下一列,但是行位置无限制,但是只能三个中的一个row, row-1, row+1;

(3)移动到的位置上的值必须比当前位置大。

DFS

    这题可以用DFS求解,但是直接的求解方法会超时:

    因为DFS在本题计算时有很多重复计算,所以用数组记录计算值,从而避免重复计算。

    代码如下:

class Solution {public:    int DFS(int x, int y){           // 走到最后一列了        if (y == g_grid[0].size()-1)        {            return 0;        }        // 之前计算过        if (g_memo[x][y] != -1)        {            return g_memo[x][y];        }        int res = 0;        for(int i = 0; i < 3; i++)        {            if (x+row_move[i] < g_grid.size() && x+row_move[i]>=0 && g_grid[x+row_move[i]][y+1] > g_grid[x][y])            {                int cur = DFS(x+row_move[i], y+1);                g_memo[x][y] = cur;             // 计算值记录                res = max(res, cur+1);            }        }        return res;    }    int maxMoves(vector<vector<int>>& grid) {        g_grid = grid;        // 初始化计算值记录数组        for(int i = 0; i < grid.size(); i++)        {            vector<int> tmp;            for (int j = 0; j < grid[0].size(); j++)            {                tmp.push_back(-1);            }            g_memo.push_back(tmp);        }        int mm = 0;        for(int i = 0; i < grid.size(); i++)        {            mm = max(mm, DFS(i, 0));        }        return mm;    }    int row_move[3] = {-1, 0 ,1};     vector<vector<int>> g_memo;    vector<vector<int>> g_grid;};

    复杂度分析:

  • 时间复杂度:O(mn),其中m 和 n 分别为 grid的行数和列数。动态规划的时间复杂度 = 状态个数× 单个状态的计算时间。本题中状态个数等于 O(mn),单个状态的计算时间为 O(1),因此时间复杂度为O(mn)。

  • 空间复杂度:O(mn)。

BFS

    这题还可以用BFS进行求解:将每一列视为一个层级,因为对于每条"路线",一个层级(列)只有一个被选择.

    代码如下:

class Solution {public:    int maxMoves(vector<vector<int>>& grid) {        int m = grid.size(), n = grid[0].size();        // 序列化数组        vector<int> q;        for(int i = 0; i < m; i++) q.push_back(i);                // 已访问数组        vector<int> vis(m,-1);        // 按列(每列就是一个层次)移动        for(int i = 0; i < n-1; i++)        {            // 复制当前列可以走的位置            vector<int> tmp = q;            // 下一列可以走的位置            q.clear();                        // 遍历当前列可以走的位置            for(auto j : tmp)            {                // 三个移动方向                for (int k = 0; k < 3; k++)                {                    if (j+move[k] >=0 && j+move[k]<m && vis[j+move[k]]!=i && grid[j+move[k]][i+1] > grid[j][i])                    {                        // 标记走过                        vis[j+move[k]] = i;                        // 记录下一步                        q.push_back(j+move[k]);                    }                }            }            // 下一列没有路了            if(q.size() == 0) return i;        }        // 走到最后一列了,移动步数就是n-1(其实不会执行到这一步)        return n-1;    }    int move[3] = {-1, 0, 1};};

BFS的复杂度如下:

  • 时间复杂度:O(mn),其中 m 和 n 分别为 grid 的行数和列数。

  • 空间复杂度:O(m)。

    可以发现BFS比DFS求解更好。

题目链接

https://leetcode.cn/problems/maximum-number-of-moves-in-a-grid

参考链接

https://leetcode.cn/problems/maximum-number-of-moves-in-a-grid/solution/cong-ji-yi-hua-sou-suo-dao-di-tui-by-end-pgq3/

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