一刷代码随想录（图论4）

于 2024-08-24 10:30:01 发布
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文章标签： 图论 算法
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110. 字符串接龙

题意：

题目描述

字典 strList 中从字符串 beginStr 和 endStr 的转换序列是一个按下述规格形成的序列：

  1. 序列中第一个字符串是 beginStr。

  2. 序列中最后一个字符串是 endStr。

  3. 每次转换只能改变一个字符。

  4. 转换过程中的中间字符串必须是字典 strList 中的字符串。

给你两个字符串 beginStr 和 endStr 和一个字典 strList，找到从 beginStr 到 endStr 的最短转换序列中的字符串数目。如果不存在这样的转换序列，返回 0。

输入描述

第一行包含一个整数 N，表示字典 strList 中的字符串数量。 第二行包含两个字符串，用空格隔开，分别代表 beginStr 和 endStr。 后续 N 行，每行一个字符串，代表 strList 中的字符串。

输出描述

输出一个整数，代表从 beginStr 转换到 endStr 需要的最短转换序列中的字符串数量。如果不存在这样的转换序列，则输出 0。

输入示例

6
abc def
efc
dbc
ebc
dec
dfc
yhn

输出示例

4

提示信息

从 startStr 到 endStr，在 strList 中最短的路径为 abc -> dbc -> dec -> def，所以输出结果为 4

数据范围：

2 <= N <= 500

解法：本质上还是求无向图的最短路径，两个字符串之间若只差一个就可以当做有链接，从起点开始，逐个改变字符串的不同字母若发现字符串中有匹配直接加入队列，并将其存入visitmap并保存其路径长度。使用bfs就能直接找到最短路径，因为是向四周搜索。

代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <unordered_set>
#include <unordered_map>
#include <queue>
using namespace std;
int main() {
    string beginStr, endStr, str;
    int n;
    cin >> n;
    unordered_set<string> strSet;
    cin >> beginStr >> endStr;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cin >> str;
        strSet.insert(str);
    }

    // 记录strSet里的字符串是否被访问过，同时记录路径长度
    unordered_map<string, int> visitMap; // <记录的字符串，路径长度>

    // 初始化队列
    queue<string> que;
    que.push(beginStr);

    // 初始化visitMap
    visitMap.insert(pair<string, int>(beginStr, 1));

    while(!que.empty()) {
        string word = que.front();
        que.pop();
        int path = visitMap[word]; // 这个字符串在路径中的长度

        // 开始在这个str中，挨个字符去替换
        for (int i = 0; i < word.size(); i++) {
            string newWord = word; // 用一个新字符串替换str，因为每次要置换一个字符

            // 遍历26的字母
            for (int j = 0 ; j < 26; j++) {
                newWord[i] = j + 'a';
                if (newWord == endStr) { // 发现替换字母后，字符串与终点字符串相同
                    cout <<  path + 1 << endl; // 找到了路径 
                    return 0;
                }
                // 字符串集合里出现了newWord，并且newWord没有被访问过
                if (strSet.find(newWord) != strSet.end()
                        && visitMap.find(newWord) == visitMap.end()) {
                    // 添加访问信息，并将新字符串放到队列中
                    visitMap.insert(pair<string, int>(newWord, path + 1));
                    que.push(newWord);
                }
            }
        }
    }

    // 没找到输出0
    cout << 0 << endl;

}

105.有向图的完全可达性

题意：

【题目描述】

给定一个有向图，包含 N 个节点，节点编号分别为 1，2，...，N。现从 1 号节点开始，如果可以从 1 号节点的边可以到达任何节点，则输出 1，否则输出 -1。

【输入描述】

第一行包含两个正整数，表示节点数量 N 和边的数量 K。 后续 K 行，每行两个正整数 s 和 t，表示从 s 节点有一条边单向连接到 t 节点。

【输出描述】

如果可以从 1 号节点的边可以到达任何节点，则输出 1，否则输出 -1。

【输入示例】

4 4
1 2
2 1
1 3
2 4

【输出示例】

1

【提示信息】

从 1 号节点可以到达任意节点，输出 1。

数据范围：

  • 1 <= N <= 100；
  • 1 <= K <= 2000。

解法：本体就是要找出有向图中的全路径，也就是从1节点出发的全路径，使用邻接表存储，使用dfs或者bfs进行搜索，能找到的所有节点全部标记，若最后查找时发现全标记即可，此处dfs无需回溯，因为不是要找出路径，而是只要判断可不可达。

dfs代码：

// 写法一：dfs 处理当前访问的节点
#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
using namespace std;

void dfs(const vector<list<int>>& graph, int key, vector<bool>& visited) {
    if (visited[key]) {
        return;
    }
    visited[key] = true;
    list<int> keys = graph[key];
    for (int key : keys) {
        // 深度优先搜索遍历
        dfs(graph, key, visited);
    }
}

int main() {
    int n, m, s, t;
    cin >> n >> m;

    // 节点编号从1到n，所以申请 n+1 这么大的数组
    vector<list<int>> graph(n + 1); // 邻接表
    while (m--) {
        cin >> s >> t;
        // 使用邻接表 ，表示 s -> t 是相连的
        graph[s].push_back(t);
    }
    vector<bool> visited(n + 1, false);
    dfs(graph, 1, visited);
    //检查是否都访问到了
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        if (visited[i] == false) {
            cout << -1 << endl;
            return 0;
        }
    }
    cout << 1 << endl;
}

bfs算法：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <queue>
using namespace std;

int main() {
    int n, m, s, t;
    cin >> n >> m;

    vector<list<int>> graph(n + 1);
    while (m--) {
        cin >> s >> t;
        graph[s].push_back(t);

    }
    vector<bool> visited(n + 1, false);
    visited[1] = true; //  1 号房间开始
    queue<int> que;
    que.push(1); //  1 号房间开始

    // 广度优先搜索的过程
    while (!que.empty()) {
        int key = que.front(); que.pop();
         list<int> keys = graph[key];
         for (int key : keys) {
             if (!visited[key]) {
                 que.push(key);
                 visited[key] = true;
             }
         }
    }

    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        if (visited[i] == false) {
            cout << -1 << endl;
            return 0;
        }
    }
    cout << 1 << endl;
}

 

106. 岛屿的周长

题意：

题目描述

给定一个由 1（陆地）和 0（水）组成的矩阵，岛屿是被水包围，并且通过水平方向或垂直方向上相邻的陆地连接而成的。

你可以假设矩阵外均被水包围。在矩阵中恰好拥有一个岛屿，假设组成岛屿的陆地边长都为 1，请计算岛屿的周长。岛屿内部没有水域。

输入描述

第一行包含两个整数 N, M，表示矩阵的行数和列数。之后 N 行，每行包含 M 个数字，数字为 1 或者 0，表示岛屿的单元格。

输出描述

输出一个整数，表示岛屿的周长。

输入示例

5 5
0 0 0 0 0
0 1 0 1 0
0 1 1 1 0
0 1 1 1 0
0 0 0 0 0

输出示例

14

提示信息

岛屿的周长为 14。

数据范围：

1 <= M, N <= 50。

解法：本题不用搜索算法

1、每找到一个点，查询周围四个点，如果存在海洋或者边界就加1反之就不加。

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
    int n, m;
    cin >> n >> m;
    vector<vector<int>> grid(n, vector<int>(m, 0));
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            cin >> grid[i][j];
        }
    }
    int direction[4][2] = {0, 1, 1, 0, -1, 0, 0, -1};
    int result = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            if (grid[i][j] == 1) {
                for (int k = 0; k < 4; k++) {       // 上下左右四个方向
                    int x = i + direction[k][0];
                    int y = j + direction[k][1];    // 计算周边坐标x,y
                    if (x < 0                       // x在边界上
                            || x >= grid.size()     // x在边界上
                            || y < 0                // y在边界上
                            || y >= grid[0].size()  // y在边界上
                            || grid[x][y] == 0) {   // x,y位置是水域
                        result++;
                    }
                }
            }
        }
    }
    cout << result << endl;

}

2、找到岛屿数量*4在找到重叠数量*2分别相减。

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
    int n, m;
    cin >> n >> m;
    vector<vector<int>> grid(n, vector<int>(m, 0));
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            cin >> grid[i][j];
        }
    }
    int sum = 0;    // 陆地数量
    int cover = 0;  // 相邻数量
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            if (grid[i][j] == 1) {
                sum++; // 统计总的陆地数量
                // 统计上边相邻陆地
                if(i - 1 >= 0 && grid[i - 1][j] == 1) cover++;
                // 统计左边相邻陆地
                if(j - 1 >= 0 && grid[i][j - 1] == 1) cover++;
                // 为什么没统计下边和右边？ 因为避免重复计算
            }
        }
    }

    cout << sum * 4 - cover * 2 << endl;

}

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