#yyds干货盘点# LeetCode程序员面试金典：兰顿蚂蚁

Posted 2023-03-07

题目：

一只蚂蚁坐在由白色和黑色方格构成的无限网格上。开始时，网格全白，蚂蚁面向右侧。每行走一步，蚂蚁执行以下操作。

(1) 如果在白色方格上，则翻转方格的颜色，向右(顺时针)转 90 度，并向前移动一个单位。

(2) 如果在黑色方格上，则翻转方格的颜色，向左(逆时针方向)转 90 度，并向前移动一个单位。

编写程序来模拟蚂蚁执行的前 K 个动作，并返回最终的网格。

网格由数组表示，每个元素是一个字符串，代表网格中的一行，黑色方格由 X 表示，白色方格由 _ 表示，蚂蚁所在的位置由 L, U, R, D 表示，分别表示蚂蚁 左、上、右、下 的朝向。只需要返回能够包含蚂蚁走过的所有方格的最小矩形。

示例 1:

输入: 0

输出: ["R"]

示例 2:

输入: 2

输出:

[

 "_X",

 "LX"

]

示例 3:

输入: 5

输出:

[

 "_U",

 "X_",

 "XX"

]

代码实现：

class Solution 
    private class Position 
        
        // 横坐标 x 纵坐标 y
        int x, y;
        
        public Position(int x, int y) 
            this.x = x;
            this.y = y;
        

        @Override
        public boolean equals(Object obj) 
            if (obj == this) return true;
            if (!(obj instanceof Position)) return false;
            Position o = (Position) obj;
            return x == o.x && y == o.y;
        
        
        // 改写哈希算法，使两个 Position 对象可以比较坐标而不是内存地址
        @Override
        public int hashCode() 
            int result = x;
            result = 31 * result + y;
            return result;
        
    
    
    public List<String> printKMoves(int K) 
        char[] direction = L, U, R, D;
        // 用“向量”记录方向，顺序与上一行方向的字符顺序保持一致，每个元素的后一个元素都是可以90°向右变换得到的
        int[][] offset = -1, 0, 0, -1, 1, 0, 0, 1;
        // 蚂蚁的位置
        Position antPos = new Position(0, 0);
        // 蚂蚁方向的向量序号
        int antDir = 2;
        // 用集合存储所有黑块的坐标，一开始想再定义一个路径的坐标集合，发现可以直接用黑块+蚂蚁位置也能过
        Set<Position> blackSet = new HashSet<>();
        while (K > 0) 
            // 新的坐标对象用于放入集合
            Position t = new Position(antPos.x, antPos.y);
            // 如果黑块集合能存入，说明脚下的块不在集合中，也就意味着是白色，方向序号循环自增1
            if (blackSet.add(t)) antDir = (antDir + 1) % 4;
            else 
                // 否则说明脚下的块已经在集合中，也就意味着是黑色，方向序号循环自增3，相当于自减1，但是Math.floorMod取模可能消耗大？用+3替代
                antDir = (antDir + 3) % 4;
                // 别忘了删除，即将黑块变白
                blackSet.remove(t);
            
            // 蚂蚁移动位置
            antPos.x += offset[antDir][0];
            antPos.y += offset[antDir][1];
            K--;
        
        // 计算边界，即输出网格的行数和列数
        int left = antPos.x, top = antPos.y, right = antPos.x, bottom = antPos.y;
        for (Position pos : blackSet) 
            left = pos.x < left ? pos.x : left;
            top = pos.y < top ? pos.y : top;
            right = pos.x > right ? pos.x : right;
            bottom = pos.y > bottom ? pos.y : bottom;
        
        char[][] grid = new char[bottom - top + 1][right - left + 1];
        // 填充白块
        for (char[] row : grid)
            Arrays.fill(row, _);
        // 替换黑块
        for (Position pos : blackSet)
            grid[pos.y - top][pos.x - left] = X;
        // 替换蚂蚁
        grid[antPos.y - top][antPos.x - left] = direction[antDir];
        // 利用网格生成字符串列表
        List<String> result = new ArrayList<>();
        for (char[] row : grid)
            result.add(String.valueOf(row));
        return result;