图的BFS和DFS
首先让我们回顾一下图的BFS和DFS遍历。可以看到这种BFS和DFS板子适用于图形状,或者说结构已经确定,即我们遍历的时候只需要从根节点从上往下遍历即可,不用考虑这个节点有几个叶子节点,是否会遍历到空节点等边界情况的问题。
public class Graph{
public HashMapInteger,Node>nodes;//点集,第一个参数是点的编号。和Node类中的value一致。不一定是Integer类型的,要看具体的题,有的题点编号为字母。
public HashSetEdge>edges;//边集
public Graph(){
nodes = new HashMap>();
edges = new HashSet>();
}
}
public class Node{
public int value;//点的编号,不一定是Integer类型的,要看具体的题,有的题点编号为字母。
public int in;//入度
public int out;//出度
public ArrayListNode>nexts;//出去的边直接相连的邻居。
public ArrayListEdge>edges//出去的边
public Node(int value){
this.value=value;
in = 0;
out = 0;
nexts = new ArrayList>();
edges = new ArrayList>();
}
}
public class Edge{
public int weight;//边上权重
public Node from;
public Node to;
public Edge(int weight,Node from,Node to){
this.weight=weight;
this.from=from;
this.to=to;
}
}
public static void bfs(Node node){
if(node==null) return;
QueueNode> queue = new LinkedList>();
HashSetNode> set = new HashSet>();
queue.add(node);
set.add(node);
while(!queue.isEmpty()){
Node cur = queue.poll();
/* 具体的处理逻辑
(宽搜一般是结点入队列后再处理)
*/
for(Node next: cur.nexts){
if(!set.contains(next)){//如果set中没有,那么说明这个next结点没有被访问过
queue.add(next);//扔到队列里
set.add(next);//并且标记访问
}
}
}
}
public static void dfs(Node node){
if(node==null) return;
StackNode> stack = new Stack>();
HashSetNode> set = new HashSet>();
stack.add(node);
set.add(node);
/*具体的处理逻辑(深搜一般是结点入栈前就进行处理)*/
while(!stack.isEmpty()){
Node cur = stack.pop();
for(Node next:cur.nexts){
if(!set.contains(next)){
stack.push(cur);//在这里需要把cur和next两个结点同时入栈是因为
stack.push(next);//想在栈里保持深度搜索的路径。这次搜索相比于上一次搜索,在栈中就多了一个next结点。
set.add(cur);
set.add(next);
/*具体的处理逻辑 */
break;//之所以立马break是因为深搜每次只走一步,不像宽搜每次走一层。
}
}
}
}
网格结构的dfs、bfs(岛屿问题)
网格结构
但是网格结构的题不一样,一般这种题不会给出图的结构或者形状,而且不会给出根节点的具体位置,那么我们由网格结构构造图结构也比较麻烦。
首先让我们了解一下什么是网格结构。以下内容来自于力扣用户:nettee
网格结构是由 mn个小方格组成一个网格,每个小方格与其上下左右四个方格认为是相邻的,要在这样的网格上进行某种搜索。
网格结构要比二叉树结构稍微复杂一些,它其实是一种简化版的图结构。
网格结构的dfs
要写好网格上的 DFS 遍历,我们首先要理解二叉树上的 DFS 遍历方法,再类比写出网格结构上的 DFS 遍历。我们写的二叉树 DFS 遍历一般是这样的:
void traverse(TreeNode root) {
// 判断边界情况
if (root == null) {
return;
}
// 访问两个相邻结点:左子结点、右子结点
traverse(root.left);
traverse(root.right);
}
可以看到,二叉树的 DFS 有两个要素:「访问相邻结点」和「判断边界情况」。
对于网格上的 DFS,我们完全可以参考二叉树的 DFS,写出网格 DFS 的两个要素:
首先,网格结构中的格子有多少相邻结点?答案是上下左右四个。对于格子 (r, c) 来说(r 和 c 分别代表行坐标和列坐标),四个相邻的格子分别是 (r-1, c)、(r+1, c)、(r, c-1)、(r, c+1)。换句话说,网格结构是「四叉」的。
其次,网格 DFS 中的边界情况是什么?就是超出网格m*n的范围或者遍历到已经遍历过的节点胡总和遍历到不能遍历的点(岛屿问题中的海洋格子)。
这样,我们得到了网格 DFS 遍历的框架代码:
板子
void dfs(int[][] grid, int r, int c) {
// 判断边界情况
// 如果坐标 (r, c) 超出了网格范围,直接返回
if (!inArea(grid, r, c)) return;
if(vis[r][c]==true||grid[r][c]==0) return;
// 访问上、下、左、右四个相邻结点
dfs(grid, r - 1, c);
dfs(grid, r + 1, c);
dfs(grid, r, c - 1);
dfs(grid, r, c + 1);
}
// 判断坐标 (r, c) 是否在网格中
boolean inArea(int[][] grid, int r, int c) {
return 0 r && r grid.length
&& 0 c && c grid[0].length;
}
其中的vis[r][c]==true的判断可以试不同的题而作改动,像是一般有固定数值的网格问题,譬如0表示海洋,1表示陆地的岛屿问题,我们就可以每遍历一个格子后修改其值为2,表示这个是已经遍历过的陆地格子。然后直接判断if(grid[r][c]!=1)这样就不需要额外的一个vis服务器托管网数组去存储遍历信息了。
LC 200题解
对于LC 200该题而言,代码就是
p服务器托管网ublic int numIslands(char[][] grid) {
int num = 0;
for(int r=0;rgrid.length;r++){
for(int c=0;cgrid[0].length;c++){
if(grid[r][c]=='1'){//外层的话我需要找到所有陆地格子,而不只是一个陆地格子
//因为可能有多个不连通子图
dfs(grid,r,c);
num++;
}
}
}
return num;
}
public void dfs(char[][] grid, int r,int c){
if(!ifCouldVis(grid,r,c)) return;
grid[r][c]='2';
dfs(grid,r+1,c);
dfs(grid,r,c+1);
dfs(grid,r-1,c);
dfs(grid,r,c-1);
}
public boolean ifCouldVis(char[][] grid, int r,int c){
return r>=0&&c>=0&&rgrid.length&&cgrid[0].length&&grid[r][c]=='1';
}
执行用时分布3ms,击败68.78%使用 Java 的用户。
应该暂时不用优化了。
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