如何快速写好bfs?

Posted 2021-07-12 C_YCBX Py_YYDS

文章目录

• 如何快速写好bfs？
• 例题练手
• • 题目
  • 双向bfs主逻辑
  • 双向bfs扩散逻辑
  • 整段代码提交后的效率

如何快速写好bfs？

为什么说是如何快速写好呢？
我认为于大多数人而言，懂得了基本的bfs模板，那么写好这个大概的框架肯定是不在话下，但就是有那么一段逻辑可能会格格不入。
那段逻辑就是扩散时候的各种操作逻辑。

• 如何解决？

1. 弄清扩散的目的是什么？扩散的目的是为了找到终点，如果该轮扩散都未找到终点，那么扩散就为你提供了后续的起点，也就是说扩散的最终目的还是为了找到终点。中间未找到终点的操作无非就是入队形成下一层结点，以及入visit防止走回头路。
2. 把较为割裂的逻辑与主逻辑分离。这种方式运用于很多的大工程上，于一些复杂一点的bfs，我们也应该用该方式分离逻辑，主逻辑是遍历队列进行下层扩散，而我们继续把扩散这一过程给分离，由上一点所说，将扩散过程分解为一个服务于寻找终点的函数，而它扩散后都会做完两个操作：入队(对于双向bfs则是入Set)和入visit。

例题练手

题目

双向bfs主逻辑

//双向bfs，两头轮流遍历
            unordered_set<string>q1;
            unordered_set<string>q2;
            unordered_set<string>visit;
            unordered_set<string>found;
            int wordLen;
    int ladderLength(string beginWord, string endWord, vector<string>& wordList) {
        //构建结果能否被找到的图      
        for(string& t:wordList)found.insert(t);
        //一旦endWord不存在其中，则无论如何都无答案
        if(!found.count(endWord))return 0;
        //初始化数据
        q1.insert(beginWord);q2.insert(endWord);
        visit.insert(beginWord);visit.insert(endWord);
        int step = 1;
        wordLen = beginWord.size();
        
        while(!q1.empty()&&!q2.empty()){
            unordered_set<string>temp;
            //开始扩散寻求结果，直接封装成一个check函数，防止思维一时半会儿跟不上
            for(auto s:q1){
            //扩散找到了结果返回
               if(check(s,temp))
                    return step+1;
            }
            //未找到结果，增加step，换q2遍历
            step++;
            q1 = q2;
            q2 = temp;
        }
        return 0;
    }

双向bfs扩散逻辑

//对每个单词位进行枚举，并对temp进行更新(如果是单向则是操作一个队列入队即可)
bool check(string& s,unordered_set<string>&temp){ 
        for(int i=0;i<wordLen;i++){
            char t = s[i];
            for(char j='a';j<='z';j++){
                if(t==j)continue;
                    s[i] = j;
                if(found.count(s)){
                    //扩散找到答案
                    if(q2.count(s))
                        return true;
                    //未找到答案更新该层结果到temp
                    if(!visit.count(s)){
                        visit.insert(s);
                        temp.insert(s);
                    }
                }
            }
        s[i] = t;
        }
        //此层扩散并未找到答案
    return false;
    }

整段代码提交后的效率

class Solution {
public:
//双向bfs，两头轮流遍历
            unordered_set<string>q1;
            unordered_set<string>q2;
            unordered_set<string>visit;
            unordered_set<string>found;
            int wordLen;
    int ladderLength(string beginWord, string endWord, vector<string>& wordList) {
        //构建能否被找到的图      
        for(string& t:wordList)found.insert(t);
        //一旦endWord不存在其中，则无论如何都无答案
        if(!found.count(endWord))return 0;
        //初始化数据
        q1.insert(beginWord);q2.insert(endWord);
        visit.insert(beginWord);visit.insert(endWord);
        int step = 1;
        wordLen = beginWord.size();
        //开始双向bfs扩散
        while(!q1.empty()&&!q2.empty()){
            unordered_set<string>temp;
            //开始扩散寻求结果，直接封装成一个check函数，防止思维一时半会儿跟不上
            for(auto s:q1){
               if(check(s,temp))
                    return step+1;
            }
            step++;
            q1 = q2;
            q2 = temp;
        }
        return 0;
    }
private:
    bool check(string& s,unordered_set<string>&temp){ 
        for(int i=0;i<wordLen;i++){
            char t = s[i];
            for(char j='a';j<='z';j++){
                if(t==j)continue;
                    s[i] = j;
                if(found.count(s)){
                    //扩散找到答案
                    if(q2.count(s))
                        return true;
                    //未找到答案保存此层扩散结果(不含重复)
                    if(!visit.count(s)){
                        visit.insert(s);
                        temp.insert(s);
                    }
                }
            }
        s[i] = t;
        }
        //此层扩散并未找到答案
    return false;
    }
};