哈密尔顿路径(Hamiltonian Path)及相关算法题目

哈密尔顿路径要求访问图中每个顶点恰好一次,通常用于解决旅行商问题(TSP)或状态压缩DP问题。

哈密尔顿路径(Hamiltonian Path)是指在一个图中经过每个顶点恰好一次的路径。如果这条路径的起点和终点相同(即形成一个环),则称为哈密尔顿回路(Hamiltonian Cycle)。
在这里插入图片描述

关键点

与欧拉路径的区别:

  • 欧拉路径:经过每条边恰好一次(顶点可重复)。
  • 哈密尔顿路径:经过每个顶点恰好一次(边可不全用)。

计算复杂度:

  • 判定一个图是否存在哈密尔顿路径是 NP完全问题(没有已知的多项式时间算法)。
  • 但某些特殊图(如完全图、竞赛图)一定存在哈密尔顿路径。

相关 LeetCode 题目

Reconstruct Itinerary

  • 问题:给定一组机票 [from, to],找出从 “JFK” 出发的行程,使得所有机票都被使用一次(类似哈密尔顿路径)。
  • 解法:欧拉路径 + 后序遍历(Hierholzer 算法)。
  • 实现细节:⭐算法OJ⭐重建行程【哈密尔顿路径】(C++ 实现)Reconstruct Itinerary
  • 关键点:
    • 需要按字典序访问。
    • 使用优先队列(最小堆)存储邻接表。
    • 后序遍历 + 逆序输出。

Unique Paths III

  • 问题:在 2D 网格中,从起点到终点,必须经过所有无障碍方格(哈密尔顿路径)。
  • 解法:回溯 + 状态压缩(DFS + Bitmask)。
  • 实现细节:⭐算法OJ⭐矩阵的相关操作【深度优先搜索 DFS + 回溯】(C++ 实现)Unique Paths 系列
  • 关键点:
    • 统计必须访问的格子数。
    • visited 或位掩码记录访问状态。

Find the Shortest Superstring

  • 问题:给定一组字符串,找到包含所有字符串的最短字符串(类似 TSP)。
  • 解法:动态规划 + 状态压缩(类似哈密尔顿路径)。
  • 实现细节:⭐算法OJ⭐寻找最短超串【动态规划 + 状态压缩】(C++ 实现)Find the Shortest Superstring
  • 关键点:
    • 预处理阶段:计算重叠部分。首先我们需要计算任意两个字符串之间的最大重叠长度。
    • 动态规划解法:这是一个状态压缩DP问题,类似于旅行商问题(TSP)。

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