Java&C++题解与拓展——leetcode433.最小基因变化【A star学习、双向BFS（C++超时）、链式前向星（报错）】

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每日一题做题记录，参考官方和三叶的题解

题目要求

在这里插入图片描述

思路一：BFS

找从 $s t a r t$ 状态到 $e n d$ 状态的最小步数；
用哈希表存每个状态和步数；
维护一个遍历队列，取队头元素 $c u r$ ，依次替换每一位得到下一个可能状态，合法（出现在bank中）即加入队列并更新步数；
直到下一个可能状态与 $e n d$ 相等，返回 $s t e p + 1$ 。

Java

class Solution {
   
    static char[] items = new char[]{
   'A', 'C', 'G', 'T'};
    public int minMutation(String start, String end, String[] bank) {
   
        Set<String> bankSet = new HashSet<>();
        for(String s : bank)
            bankSet.add(s);

        Deque<String> que = new ArrayDeque<>();
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        que.addLast(start);
        map.put(start, 0); // 步数为0

        while(!que.isEmpty()) {
   
            String cur = que.pollFirst();
            char[] cs = cur.toCharArray();
            int step = map.get(cur);
            for(int i = 0; i < 8; i++) {
   
                for(char c : items) {
   
                    if(cs[i] == c)
                        continue;
                    char[] clone = cs.clone();
                    clone[i] = c; // 换第i位为c
                    String nxt = String.valueOf(clone);
                    if(!bankSet.contains(nxt)) // 是否合法出现在bank里
                        continue;
                    if(map.containsKey(nxt)) // 是否记录过
                        continue;
                    if(nxt.equals(end)) // 是否到结尾
                        return step + 1;
                    map.put(nxt, step + 1); // 更新步数
                    que.addLast(nxt); // 压入队列
                }
            }
        }
        return -1;
    }
}

时间复杂度： $O(C\times n)$ ，其中 $C=32=8\times4$ ，即四个基因分别替换八个位置
空间复杂度： $O (n)$

C++

static char items[4] = {
   'A', 'C', 'G', 'T'};
class Solution {
   
public:
    int minMutation(string start, string end, vector<string>& bank) {
   
        queue<string> que;
        unordered_map<string, int> map;
        que.push(start);
        map[start] = 0; // 步数为0

        while(!que.empty()) {
   
            string cur = que.front();
            que.pop();
            int step = map[cur];
            for(int i = 0; i < 8; i++) {
   
                for(char c :items) {
   
                    if(cur[i] == c)
                        continue;
                    string nxt = cur;
                    nxt[i] = c; // 换第i位为c
                    if(find(bank.begin(), bank.end(), nxt) == bank.end()) // 是否合法出现在bank里
                        continue;
                    if(map.count(nxt)) // 是否记录过
                        continue;
                    if(nxt == end) // 是否到结尾
                        return step + 1;
                    map[nxt] = step + 1;  // 更新步数
                    que.push(nxt);
                    
                }
            }
        }
        return -1;
    }
};