深搜+剪枝

文章目录

  • 题目
  • 思路
  • 注意
  • 代码
  • 复杂度分析


题目

给定一个 m x n 二维字符网格 board 和一个字符串单词 word 。如果 word 存在于网格中,返回 true ;否则,返回 false 。

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不允许被重复使用。

例如,在下面的 3×4 的矩阵中包含单词 “ABCCED”(单词中的字母已标出)。

在这里插入图片描述
示例 1:

输入:board = [[“A”,“B”,“C”,“E”],[“S”,“F”,“C”,“S”],[“A”,“D”,“E”,“E”]], word = “ABCCED”
输出:true

示例 2:

输入:board = [[“a”,“b”],[“c”,“d”]], word = “abcd”
输出:false

提示:

1 <= board.length <= 200
1 <= board[i].length <= 200
board 和 word 仅由大小写英文字母组成

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/ju-zhen-zhong-de-lu-jing-lcof


思路

深度优先搜索: 暴搜遍历矩阵中所有字符串。DFS 通过递归,先朝一个方向搜到底,再回溯至上个节点,沿另一个方向搜索,以此类推。

剪枝: 在搜索中,遇到 这条路不可能和目标字符串匹配成功 的情况(例如:此矩阵元素和目标字符不同、此元素已被访问),则应立即返回,称之为 可行性剪枝

DFS细节:

  • 递推工作:
    标记当前矩阵元素: 将 board[i][j] 修改为 空字符 '' ,代表此元素已访问过,防止之后搜索时重复访问。
  • 终止条件:
    返回 false : (1) 行或列索引越界 或 (2) 当前矩阵元素与目标字符不同 或 (3) 当前矩阵元素已访问过 ( (3) 可合并至 (2) ) 。
    返回 true : k = word.size() - 1 ,即字符串 word 已全部匹配。
  • 搜索下一单元格:
    朝当前元素的 上、下、左、右 四个方向开启下层递归,使用 连接 (代表只需找到一条可行路径就直接返回,不再做后续 DFS ),并记录结果至 res
  • 还原当前矩阵元素:
    将 board[i][j] 元素还原至初始值,即 word[k] 。确保其他节点进行深搜时当前元素正常。
  • 返回值:
    返回布尔量 res ,代表是否搜索到目标字符串。

注意

典型的深搜题目,值得一提的是,在写代码时,发现一个小小的改动就能带来时间和空间的巨大优化,可能这就是编程语言的魅力吧(误)。我们常说

拷贝传值较之引用传值:

  1. 引用传值避免拷贝操作带来的时间与空间的额外开销。
  2. 拷贝传值修改实参的拷贝而非实参本身,从而确保实参的安全性。

在构建dfs函数时,我们会修改board,但最终也会将其复原,因此调用board的安全性是可以保证的,也就意味着可以使用引用传值。

而对于word,我们根本就不会去修改它,因此可以在声明时为代表其的形参赋予const属性,并以引用传值的方式进行调用。

而对于i, j, k,不将它们设置为引用传参的原因是,在进行上、下、左、右四个方向的深搜时,要传入一个表达式作为参数,而非常量引用必须绑定到左值,以i + 1为例,表达式的结果作为临时变量被绑定在临时量const int& temp上,而形参int& i作为非常量引用是无法绑定一个常量引用绑定的对象的。

bool dfs(vector<vector<char>>& board, const string& word, size_t i, size_t j, int k);

时,时间、空间效率:
在这里插入图片描述

bool dfs(vector<vector<char>>& board, const string word, size_t i, size_t j, int k)

时,时间、空间效率:
在这里插入图片描述
该用引用的时候一定要用引用这句话深深刻在心里。。。。


代码

class Solution {size_t rows, cols;bool dfs(vector<vector<char>>& board, const string& word, size_t i, size_t j, int k){if(i >= rows || i < 0 || j >= cols || j < 0 || board[i][j] != word[k]){return false;}if(k == (word.size() - 1)){return true;}board[i][j] = '\0';bool res = dfs(board, word, i + 1, j, k + 1) || dfs(board, word, i - 1, j, k + 1) ||dfs(board, word, i, j - 1, k + 1) || dfs(board, word, i, j + 1, k + 1);board[i][j] = word[k];return res;}
public:bool exist(vector<vector<char>>& board, string word) {rows = board.size();cols = board[0].size();for(size_t i = 0; i < rows; i++){for(size_t j = 0; j < cols; j++){bool falg = dfs(board, word, i, j, 0);if(falg){return true;}}}return false;}
};

复杂度分析

M, N 分别为矩阵行列大小, KK 为字符串 word 长度。

时间复杂度 O(MN3^K) :

  1. 最差情况下,需要遍历矩阵中长度为 K 字符串的所有方案,时间复杂度为 O(3^K );矩阵中共有 MN 个起点,时间复杂度为 O(MN)。
  • 方案数计算: 设字符串长度为 K ,搜索中每个字符有上、下、左、右四个方向可以选择,舍弃回头(上个字符)的方向,剩下 3 种选择,因此方案数的复杂度为 O(3^K)。
  1. 空间复杂度 O(K): 搜索过程中的递归深度不超过 K ,因此系统因函数调用累计使用的栈空间占用 O(K) (因为函数返回后,系统调用的栈空间会释放)。最坏情况下 K = MN,递归深度为 MN ,此时系统栈使用 O(MN) 的额外空间。

作者:jyd
链接:https://leetcode-cn.com/problems/ju-zhen-zhong-de-lu-jing-lcof/solution/mian-shi-ti-12-ju-zhen-zhong-de-lu-jing-shen-du-yo/
来源:力扣(LeetCode)

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