Leetcode - Alien Dictionary

本文探讨如何通过字典中的单词排序,推断出一种使用拉丁字母的新外星语言中字母的排列顺序。通过构建有向图并进行拓扑排序,我们可以找到合法的语言排序规则。若字典构成的图无环,即为有效排序;反之则表示排序无效。
There is a new alien language which uses the latin alphabet. However, the order among letters are unknown to you. You receive a list of words from the dictionary, where words are sorted lexicographically by the rules of this new language. Derive the order of letters in this language.

For example,
Given the following words in dictionary,

[
"wrt",
"wrf",
"er",
"ett",
"rftt"
]
The correct order is: "wertf".

Note:
You may assume all letters are in lowercase.
If the order is invalid, return an empty string.
There may be multiple valid order of letters, return any one of them is fine.

[分析]
先由输入构造出一张有向图,图的节点是字符,边指示字符顺序。考察相邻两字符串的每个字符来构造全图。假设当前考察的字符是c1, c2(c1是前面单词某位置的字符,c2是后面单词同位置处的字符),若c1和c2不等,则在图中加入一条c1指向c2的边。
然后进行拓扑排序,并记录拓扑排序依次遍历到的字符,若排序后所得字符和图中节点数一致说明该图无圈,也即给定的字典合法,拓扑排序所得结果即为字典规则。


public class Solution {
public String alienOrder(String[] words) {
if (words == null || words.length == 0)
return "";
if (words.length == 1)
return words[0];
Map<Character, Set<Character>> graph = buildGraph(words);
Map<Character, Integer> indegree = computeIndegree(graph);
StringBuilder order = new StringBuilder();
LinkedList<Character> queue = new LinkedList<Character>();
for (Character c : indegree.keySet()) {
if (indegree.get(c) == 0)
queue.offer(c);
}
while (!queue.isEmpty()) {
char c = queue.poll();
order.append(c);
for (Character adj : graph.get(c)) {
if (indegree.get(adj) - 1 == 0)
queue.offer(adj);
else
indegree.put(adj, indegree.get(adj) - 1);
}
}
return order.length() == indegree.size() ? order.toString() : "";
}
public Map<Character, Set<Character>> buildGraph(String[] words) {
Map<Character, Set<Character>> map = new HashMap<Character, Set<Character>>();
int N = words.length;
for (int i = 1; i < N; i++) {
String word1 = words[i - 1];
String word2 = words[i];
int len1 = word1.length(), len2 = word2.length(), maxLen = Math.max(len1, len2);
boolean found = false;
for (int j = 0; j < maxLen; j++) {
char c1 = j < len1 ? word1.charAt(j) : ' ';
char c2 = j < len2 ? word2.charAt(j) : ' ';
if (c1 != ' ' && !map.containsKey(c1))
map.put(c1, new HashSet<Character>());
if (c2 != ' ' && !map.containsKey(c2))
map.put(c2, new HashSet<Character>());
if (c1 != ' ' && c2 != ' ' && c1 != c2 && !found) {
map.get(c1).add(c2);
found = true;
}
}
}
return map;
}
public Map<Character, Integer> computeIndegree(Map<Character, Set<Character>> graph) {
Map<Character, Integer> indegree = new HashMap<Character, Integer>();
for (Character prev : graph.keySet()) {
if (!indegree.containsKey(prev))
indegree.put(prev, 0);
for (Character succ : graph.get(prev)) {
if (!indegree.containsKey(succ))
indegree.put(succ, 1);
else
indegree.put(succ, indegree.get(succ) + 1);
}
}
return indegree;
}
}
本项目采用C++编程语言结合ROS框架构建了完整的双机械臂控制系统,实现了Gazebo仿真环境下的协同运动模拟,并完成了两台实体UR10工业机器人的联动控制。该毕业设计在答辩环节获得98分的优异成绩,所有程序代码均通过系统性调试验证,保证可直接部署运行。 系统架构包含三个核心模块:基于ROS通信架构的双臂协调控制器、Gazebo物理引擎下的动力学仿真环境、以及真实UR10机器人的硬件接口层。在仿真验证阶段,开发了双臂碰撞检测算法和轨迹规划模块,通过ROS控制包实现了末端执行器的同步轨迹跟踪。硬件集成方面,建立了基于TCP/IP协议的实时通信链路,解决了双机数据同步和运动指令分发等关键技术问题。 本资源适用于自动化、机械电子、人工智能等专业方向的课程实践,可作为高年级课程设计、毕业课题的重要参考案例。系统采用模块化设计理念,控制核心与硬件接口分离架构便于功能扩展,具备工程实践能力的学习者可在现有框架基础上进行二次开发,例如集成视觉感知模块或优化运动规划算法。 项目文档详细记录了环境配置流程、参数调试方法和实验验证数据,特别说明了双机协同作业时的时序同步解决方案。所有功能模块均提供完整的API接口说明,便于使用者快速理解系统架构并进行定制化修改。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
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