[Leetcode] 127. Word Ladder 解题报告

本文介绍了一种利用广度优先搜索算法寻找两个单词间最短转换路径的方法。通过从两端同时进行搜索,并选择较小的搜索空间来减少计算量。

题目

Given two words (beginWord and endWord), and a dictionary's word list, find the length of shortest transformation sequence from beginWord to endWord, such that:

  1. Only one letter can be changed at a time.
  2. Each transformed word must exist in the word list. Note that beginWord is not a transformed word.

For example,

Given:
beginWord = "hit"
endWord = "cog"
wordList = ["hot","dot","dog","lot","log","cog"]

As one shortest transformation is "hit" -> "hot" -> "dot" -> "dog" -> "cog",
return its length 5.

Note:

  • Return 0 if there is no such transformation sequence.
  • All words have the same length.
  • All words contain only lowercase alphabetic characters.
  • You may assume no duplicates in the word list.
  • You may assume beginWord and endWord are non-empty and are not the same.

思路

为了减少搜索量,我们采用从两头向中间同时搜索的策略。也就是说,分别设立两个hash表,一个初始化为beginWord,一个初始化为endWord,然后在wordList里面查找和hash表相邻的节点。一旦发现了,则有两种情况:1)该相邻节点已经存在于另外一个hash表中。此时说明从两头开始的搜索已经相遇,我们找到了最短路径,所以直接返回;否则将该相邻节点插入hash表中,继续查找即可。

本质上来讲,本题也算是很标准的广度优先搜索了。为了减少搜索量,我们每次搜索完一层后,都从size比较小的一个hash表开始下一层的搜索。当然这只是属于实现层面的小技巧而已。

代码

class Solution {
public:
    int ladderLength(string beginWord, string endWord, unordered_set<string>& wordList) {
        int res = 1;
        unordered_set<string> set1{beginWord};
        unordered_set<string> set2{endWord};
        while(set1.size() > 0) {
            res++;
            unordered_set<string> set;
            for(auto word : set1) {
                wordList.erase(word);
            }
            for(auto word : set1) {
                for(size_t i = 0; i < word.size(); ++i) {
                    string next = word;
                    for(char c = 'a'; c != 'z'; ++c) {
                        next[i] = c;
                        if(wordList.find(next) == wordList.end()) {
                            continue;
                        }
                        if(set2.find(next) != set2.end()) {
                            return res;
                        }
                        set.insert(next);
                    }
                }
            }
            set1 = set.size() < set2.size() ? set : set2;   // set1 is the one with smaller size
            set2 = set.size() < set2.size() ? set2 : set;   // set2 is the one with larger size
        }
        return 0;
    }
};
内容概要:本文围绕“基于数据驱动的 Koopman 算子的递归神经网络模型线性化,用于纳米定位系统的预测控制研究”展开,提出了一种结合Koopman算子理论与递归神经网络(RNN)的数据驱动建模方法,旨在对非线性纳米定位系统进行有效线性化建模,并实现高精度的模型预测控制(MPC)。该方法利用Koopman算子将非线性系统映射到高维线性空间,通过递归神经网络学习系统的动态演化规律,构建可解释性强、计算效率高的线性化模型,进而提升预测控制在复杂不确定性环境下的鲁棒性与跟踪精度。文中给出了完整的Matlab代码实现,涵盖数据预处理、网络训练、模型验证与MPC控制器设计等环节,具有较强的基于数据驱动的 Koopman 算子的递归神经网络模型线性化,用于纳米定位系统的预测控制研究(Matlab代码实现)可复现性和工程应用价值。; 适合人群:具备一定控制理论基础和Matlab编程能力的研究生、科研人员及自动化、精密仪器、机器人等方向的工程技术人员。; 使用场景及目标:①解决高精度纳米定位系统中非线性动态响应带来的控制难题;②实现复杂机电系统的数据驱动建模与预测控制一体化设计;③为非线性系统控制提供一种可替代传统机理建模的有效工具。; 阅读建议:建议结合提供的Matlab代码逐模块分析实现流程,重点关注Koopman观测矩阵构造、RNN网络结构设计与MPC控制器耦合机制,同时可通过替换实际系统数据进行迁移验证,深化对数据驱动控制方法的理解与应用能力。
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