leetcode 126. Word Ladder II 单词接龙 II(困难)

一、题目大意

标签: 搜索

https://leetcode.cn/problems/word-ladder-ii

按字典 wordList 完成从单词 beginWord 到单词 endWord 转化，一个表示此过程的 转换序列 是形式上像 beginWord -> s1 -> s2 -> ... -> sk 这样的单词序列，并满足：

每对相邻的单词之间仅有单个字母不同。
转换过程中的每个单词 si（1 <= i <= k）必须是字典 wordList 中的单词。注意，beginWord 不必是字典 wordList 中的单词。
sk == endWord
给你两个单词 beginWord 和 endWord ，以及一个字典 wordList 。请你找出并返回所有从 beginWord 到 endWord 的 最短转换序列 ，如果不存在这样的转换序列，返回一个空列表。每个序列都应该以单词列表 [beginWord, s1, s2, ..., sk] 的形式返回。

示例 1：

输入：beginWord = "hit", endWord = "cog", wordList = ["hot","dot","dog","lot","log","cog"]
输出：[["hit","hot","dot","dog","cog"],["hit","hot","lot","log","cog"]]
解释：存在 2 种最短的转换序列：
"hit" -> "hot" -> "dot" -> "dog" -> "cog"
"hit" -> "hot" -> "lot" -> "log" -> "cog"

示例 2：

输入：beginWord = "hit", endWord = "cog", wordList = ["hot","dot","dog","lot","log"]
输出：[]
解释：endWord "cog" 不在字典 wordList 中，所以不存在符合要求的转换序列。

提示：

• 1 <= beginWord.length <= 5
• endWord.length == beginWord.length
• 1 <= wordList.length <= 5000
• wordList[i].length == beginWord.length
• beginWord、endWord 和 wordList[i] 由小写英文字母组成
• beginWord != endWord

• wordList 中的所有单词 互不相同

  二、解题思路

  我们可以把起始字符串、终止字符串、以及单词表里所有的字符串想象成节点。若两个字符串只有一个字符不同，那它们相连。因为题目需要输出个性次数最少的所有修改方式，因此我们可以使用广度优先搜索，求得起始节点到终止节点的最短距离。
  一个小技巧：我们燕不是直接从起始节点进行广度优先搜索，直到找到终止节点为止，而是从起始节点和终止节点分别进行广度优先搜索，每次只延展当前层节点数最少的那一端，这样我们可以减少搜索的总结点数。举例来说，假设最短距离为4，如果我们只从一端搜索4层，总遍历节点数最多是 1+2+4+8+16=31，如果我们从两端各搜索2层，总遍历节点数最多为2 * (1+2+4)=14。
  搜索结束后，我们还需要通过回溯法来重建所有可能的路径。

  三、解题方法

  3.1 Java实现

  public class Solution {
    public List<List<String>> findLadders(String beginWord, String endWord, List<String> wordList) {
        List<List<String>> ans = new ArrayList<>();
        // 优化
        Set<String> dict = new HashSet<>(wordList);
  //        for (String w : wordList) {
  //            dict.add(w);
  //        }
  
        if (!dict.contains(endWord)) {
            return ans;
        }
        dict.remove(beginWord);
        dict.remove(endWord);
  
        Set<String> q1 = new HashSet<>();
        q1.add(beginWord);
        Set<String> q2 = new HashSet<>();
        q2.add(endWord);
        Map<String, List<String>> next = new HashMap<>();
        boolean reversed = false;
        boolean found = false;
        while (!q1.isEmpty()) {
            Set<String> q = new HashSet<>();
            for (String w : q1) {
                String s = w;
                for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
                    char[] sArr = s.toCharArray();
                    char ch = sArr[i];
                    for (int j = 0; j < 26; j++) {
                        sArr[i] = (char) (j + 'a');
                        s = String.valueOf(sArr);
                        if (q2.contains(s)) {
                            if (reversed) {
                                add(next, s, w);
                            } else {
                                add(next, w, s);
                            }
                            found = true;
                        }
                        if (dict.contains(s)) {
                            if (reversed) {
                                add(next, s, w);
                            } else {
                                add(next, w, s);
                            }
                            q.add(s);
                        }
                    }
                    sArr[i] = ch;
                    s = String.valueOf(sArr);
                }
            }
            if (found) {
                break;
            }
            for (String w : q) {
                dict.remove(w);
            }
            if (q.size() <= q2.size()) {
                q1 = q;
            } else {
                reversed = !reversed;
                q1 = q2;
                q2 = q;
            }
        }
        if (found) {
            Deque<String> path = new ArrayDeque<>();
            path.add(beginWord);
            backTracking(beginWord, endWord, next, path, ans);
        }
        return ans;
    }
  
    void backTracking(String src, String dst, Map<String, List<String>> next, Deque<String> path, List<List<String>> ans) {
        if (src == dst) {
            ans.add(new ArrayList<>(path));
            return;
        }
  
        for (String s : next.get(src)) {
            path.addLast(s);
            backTracking(s, dst, next, path, ans);
            path.removeLast();
        }
    }
  
    private void add(Map<String, List<String>> map, String key, String value) {
        if (!map.containsKey(key)) {
            map.put(key, new ArrayList<>());
        }
        map.get(key).add(value);
    }
  }

  四、总结小记

• 2022/6/8 这道题烧脑子呀