LeetCode 单词搜索II(回溯法+前缀树)

给定一个二维网格 board 和一个字典中的单词列表 words,找出所有同时在二维网格和字典中出现的单词。

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:

输入: 
words = ["oath","pea","eat","rain"] and board =
[
  ['o','a','a','n'],
  ['e','t','a','e'],
  ['i','h','k','r'],
  ['i','f','l','v']
]
输出: ["eat","oath"]

说明:
你可以假设所有输入都由小写字母 a-z 组成。

提示:

你需要优化回溯算法以通过更大数据量的测试。你能否早点停止回溯?
如果当前单词不存在于所有单词的前缀中,则可以立即停止回溯。什么样的数据结构可以有效地执行这样的操作?散列表是否可行?为什么? 
前缀树如何?如果你想学习如何实现一个基本的前缀树,请先查看这个问题: 实现Trie(前缀树)。

请先翻阅 LeetCode 单词搜索(图解)
这道题与上一题基本一样,还是使用回溯法但是这道题的数据测试量非常大。
而搜索单词,当单词量时,会存在大量的公共前缀。比如存在单词“aabcd”,“aacad”,在进行搜索时,公共前缀“aa”需要重复搜索。那么有没有一种结构能将它们的公共前缀合并,从而减少搜索次数呢?
答案是显然的,这时就要利用鼎鼎大名**“前缀树”**数据结构来解决重复的问题。

请先翻阅 LeetCode 实现Trie(前缀树)
上面的博客讲解了如何构造一个前缀树。

请先翻阅 LeetCode 添加与搜索单词(基于前缀树)
上面的博客讲解了如何利用前缀树来储存单词。

请先认真阅读上面的博客,下面的代码实现都是基于上面的铺垫。
在此题,我们想将所有的word构建一个前缀树,然后从字符矩阵中进行回溯法搜索。LeetCode 单词搜索(图解)

//前缀树的程序表示
class TrieNode {
public:
	bool isWord;//当前节点为结尾是否是字符串
	vector<TrieNode*> children;
	TrieNode() : isWord(false), children(26, nullptr) {}
	~TrieNode() {
		for (TrieNode* child : children)
			if (child) delete child;
	}
};
class Solution {
private:
	TrieNode * trieRoot;//构建的单词后缀树
	//在树中插入一个单词的方法实现
	void addWord(string word) {
		TrieNode *ptr = trieRoot;//扫描这棵树,将word插入
		//将word的字符逐个插入
		for (auto ch : word) {
			if (ptr->children[ch - 'a'] == NULL) {
				ptr->children[ch - 'a'] = new TrieNode();
			}
			ptr = ptr->children[ch - 'a'];
		}
		ptr->isWord = true;//标记为单词
	}
public:
	int rowSize;//board的行数
	int colSize;//board的列数
	vector<vector<bool>> boardFlag;//标记board[row][col]是否已使用
	//以board[row][col]为中心点,四个方向进行尝试搜索
	void dfs(vector<vector<char>>& board, vector<string> &result, string &tempRes, TrieNode * nowRoot, int row, int col) {
		if (nowRoot == NULL) {
			return;
		}
		if (nowRoot->isWord) {//如果这个单词成功找到
			result.push_back(tempRes);//放入结果
			nowRoot->isWord = false;//将这个单词标记为公共后缀 防止重复
		}
		string tempResAdd;
		//上方测试
		//如果上方未出界,没有被使用,且nowRoot->children中存在相等的节点
		if (row - 1 >= 0 && !boardFlag[row - 1][col] && nowRoot->children[board[row - 1][col] - 'a'] != NULL) {
			boardFlag[row - 1][col] = true;//标记使用
			tempResAdd = tempRes + char(board[row - 1][col]);
			dfs(board, result, tempResAdd, nowRoot->children[board[row - 1][col] - 'a'], row - 1, col);
			boardFlag[row - 1][col] = false;//取消标记
		}
		//下方测试
		//如果下方未出界,没有被使用,且nowRoot->children中存在相等的节点
		if (row + 1 < rowSize && !boardFlag[row + 1][col] && nowRoot->children[board[row + 1][col] - 'a'] != NULL) {
			boardFlag[row + 1][col] = true;//标记使用
			tempResAdd = tempRes + char(board[row + 1][col]);
			dfs(board, result, tempResAdd, nowRoot->children[board[row + 1][col] - 'a'], row + 1, col);
			boardFlag[row + 1][col] = false;//取消标记
		}
		//左方测试
		//如果左方未出界,没有被使用,且nowRoot->children中存在相等的节点
		if (col - 1 >= 0 && !boardFlag[row][col - 1] && nowRoot->children[board[row][col - 1] - 'a'] != NULL) {
			boardFlag[row][col - 1] = true;//标记使用
			tempResAdd = tempRes + char(board[row][col - 1]);
			dfs(board, result, tempResAdd, nowRoot->children[board[row][col - 1] - 'a'], row, col - 1);
			boardFlag[row][col - 1] = false;//取消标记
		}
		//右方测试
		//如果右方未出界,没有被使用,且nowRoot->children中存在相等的节点
		if (col + 1 < colSize && !boardFlag[row][col + 1] && nowRoot->children[board[row][col + 1] - 'a'] != NULL) {
			boardFlag[row][col + 1] = true;//标记使用
			tempResAdd = tempRes + char(board[row][col + 1]);
			dfs(board, result, tempResAdd, nowRoot->children[board[row][col + 1] - 'a'], row, col + 1);
			boardFlag[row][col + 1] = false;//取消标记
		}
	}
	vector<string> findWords(vector<vector<char>>& board, vector<string>& words) {
		rowSize = board.size();
		if (rowSize == 0) {
			return {};
		}
		colSize = board[0].size();
		boardFlag = vector<vector<bool>>(rowSize, vector<bool>(colSize, false));//构建标记容器
		trieRoot = new TrieNode();//单词后缀树
        //将单词都放入前缀树中
		for (auto word : words) {
			addWord(word);
		}
		vector<string> result;//用于存储结果
		string tempRes;
		for (int row = 0; row < rowSize; ++row) {
			for (int col = 0; col < colSize; ++col) {
				if (trieRoot->children[board[row][col] - 'a'] != NULL) {//搜索
					tempRes = "";
					tempRes += char(board[row][col]);
					boardFlag[row][col] = true;//标记使用
					dfs(board, result, tempRes, trieRoot->children[board[row][col] - 'a'], row, col);
					boardFlag[row][col] = false;//取消使用
				}
			}
		}
		return result;
	}
};

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