问题描述:
地上有一个m行n列的方格,从坐标 [0,0] 到坐标 [m-1,n-1] 。一个机器人从坐标 [0, 0] 的格子开始移动,它每次可以向左、右、上、下移动一格(不能移动到方格外),也不能进入行坐标和列坐标的数位之和大于k的格子。例如,当k为18时,机器人能够进入方格 [35, 37] ,因为3+5+3+7=18。但它不能进入方格 [35, 38],因为3+5+3+8=19。请问该机器人能够到达多少个格子?
示例:
输入:m = 2, n = 3, k = 1 输出:3
输入:m = 3, n = 1, k = 0 输出:1
解题思路:
- 深度优先搜索: 可以理解为暴力法模拟机器人在矩阵中的所有路径。DFS 通过递归,先朝一个方向搜到底,再溯至上个节点,沿另一个方向搜索,以此类推。
剪枝: 在搜索中,遇到数位和超出目标值、此元素已访问,则应立即返回,称之为 可行性剪枝 。
算法解析:
递归参数: 当前元素在矩阵中的行列索引 i 和 j ,两者的数位和 si, sj 。
终止条件: 当 ① 行列索引越界 或 ② 数位和超出目标值 k 或 ③ 当前元素已访问过 时,返回 00 ,代表不计入可达解。
递推工作:
标记当前单元格 :将索引 (i, j) 存入 Set visited 中,代表此单元格已被访问过。
搜索下一单元格: 计算当前元素的 下、右 两个方向元素的数位和,并开启下层递归 。
回溯返回值: 返回 1 + 右方搜索的可达解总数 + 下方搜索的可达解总数,代表从本单元格递归搜索的可达解总数。
深度优先搜索代码实现
class Solution {
public int movingCount(int m, int n, int k) {
boolean[][] isVisited = new boolean[m][n];
return dfs(0,0,m,n,k,isVisited);
}
private int dfs(int i,int j,int m,int n,int k,boolean[][] isVisited){
int numbers = 0;
if(i >= m || j >= n || i < 0 || j < 0 ||(i/10 + i%10 + j/10 + j%10) > k || isVisited[i][j]){
return 0;
}
isVisited[i][j] = true;
return dfs(i + 1,j,m,n,k,isVisited) + dfs(i,j + 1,m,n,k,isVisited) + dfs(i - 1,j,m,n,k,isVisited)
+ dfs(i,j -1 ,m,n,k,isVisited) + 1;//+1加的就是(0,0)这个点
}
}
- 广度优先搜索:
BFS/DFS : 两者目标都是遍历整个矩阵,不同点在于搜索顺序不同。DFS 是朝一个方向走到底,再回退,以此类推;BFS 则是按照“平推”的方式向前搜索。
BFS 实现: 通常利用队列实现广度优先遍历。
算法解析:
- 初始化: 将机器人初始点 (0, 0)(0,0) 加入队列 queue ;
- 迭代终止条件: queue 为空。代表已遍历完所有可达解。
迭代工作:
- 单元格出队: 将队首单元格的 索引、数位和 弹出,作为当前搜索单元格。
- 判断是否跳过: 若 ① 行列索引越界 或 ② 数位和超出目标值 k 或 ③ 当前元素已访问过 时,执行 continue
- 标记当前单元格 :将单元格索引 (i, j) 存入 Set visited 中,代表此单元格 已被访问过 。
- 单元格入队: 将当前元素的 下方、右方 单元格的 索引、数位和 加入 queue 。
- 返回值: Set visited 的长度 len(visited) ,即可达解的数量。
广度优先搜索代码实现
class Solution {
public int movingCount(int m, int n, int k) {
//临时变量visited记录格子是否被访问过
boolean[][] visited = new boolean[m][n];
int res = 0;
//创建一个队列,保存的是访问到的格子坐标,是个二维数组
Queue<int[]> queue = new LinkedList<>();
//从左上角坐标[0,0]点开始访问,add方法表示把坐标
// 点加入到队列的队尾
queue.add(new int[]{
0, 0});
while (queue.size() > 0) {
//这里的poll()函数表示的是移除队列头部元素,因为队列
// 是先进先出,从尾部添加,从头部移除
int[] x = queue.poll();
int i = x[0], j = x[1];
//i >= m || j >= n是边界条件的判断,k < sum(i, j)判断当前格子坐标是否
// 满足条件,visited[i][j]判断这个格子是否被访问过
if (i >= m || j >= n || k < sum(i, j) || visited[i][j])
continue;
//标注这个格子被访问过
visited[i][j] = true;
res++;
//把当前格子下边格子的坐标加入到队列中
queue.add(new int[]{
i + 1, j});
//把当前格子右边格子的坐标加入到队列中
queue.add(new int[]{
i, j + 1});
}
return res;
}
//计算两个坐标数字的和
private int sum(int i, int j) {
int sum = 0;
while (i != 0) {
sum += i % 10;
i /= 10;
}
while (j != 0) {
sum += j % 10;
j /= 10;
}
return sum;
}
}