C++实现二进制矩阵中的最短路径


假设我们有一个N x N的方格网,其中每个单元格要么为空(0),要么被阻塞(1)。从左上角到右下角的清晰路径长度为k,当且仅当它由单元格C_1, C_2, ..., C_k组成,其中:

  • 相邻单元格C_i和C_{i+1}是8方向连接的(因此它们不同且共享一条边或角)

  • C_1位于(0, 0)位置

  • C_k位于(N-1, N-1)位置

  • 如果C_i位于(r, c),则grid[r, c]为空或包含0

我们必须找到从左上角到右下角的最短清晰路径的长度。如果没有这样的路径,则返回-1。

例如,如果网格如下:

000
110
110

橙色单元格将构成路径。长度为4

为了解决这个问题,我们将遵循以下步骤:

  • 定义一个方向数组,它将保存8对移动8个不同方向的值。因此该数组类似于[[1,1], [1,-1], [-1,1], [1,0], [0,1], [-1,-1], [0,-1], [-1,0]]

  • 主要部分将以网格作为输入,其作用如下:

  • 定义一个点队列q,n:=行数

  • 如果grid[0, 0]为0,则创建一个新点p(0, 0, 1),将p插入q,并将grid[0, 0]设置为1

  • 当q不为空时

    • curr:=q中的第一个点,从q中删除第一个点

    • x:=curr的x值,y:=curr的y值,c:=curr的c值

    • 如果x = n – 1且y = n – 1,则返回c

    • 将c加1

    • 对于范围0到7中的i

      • X := x + d[i, 0], Y := y + d[i, 1]

      • 如果X在0和n之间,并且y在0和n之间,并且grid[X, Y]为0,则

        • grid[X, Y] := 1

        • 将新点p (X, Y, c)插入q

  • 返回-1

让我们来看下面的实现,以便更好地理解:

示例

在线演示

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int d[8][2] = {{1, 1}, {1, -1}, {-1, 1}, {1, 0}, {0, 1}, {-1, -1},
{0, -1}, {-1, 0}};
struct point{
   int x, y, c;
   point(int a, int b, int z){
      x = a;
      y = b;
      c = z;
   }
};
class Solution {
   public:
   int shortestPathBinaryMatrix(vector<vector<int>>& grid) {
      queue <point> q;
      int n = grid.size();
      if(!grid[0][0]){
         q.push(point(0, 0, 1));
         grid[0][0] = 1;
      }
      while(!q.empty()){
         point curr = q.front();
         q.pop();
         int x = curr.x;
         int y = curr.y;
         int c = curr.c;
         if(x == n-1 && y == n-1)return c;
            c++;
         for(int i = 0; i < 8; i++){
            int X = x + d[i][0];
            int Y = y + d[i][1];
            if(X >= 0 && X < n && Y >= 0 && Y < n &&
            !grid[X][Y]){
               grid[X][Y] = 1;
               q.push(point(X, Y, c));
            }
         }
      }
      return -1;
   }
};
main(){
   vector<vector<int>> v = {{0,0,0},{1,1,0},{1,1,0}};
   Solution ob;
   cout << (ob.shortestPathBinaryMatrix(v));
}

输入

[[0,0,0],[1,1,0],[1,1,0]]

输出

4

更新于:2020年5月2日

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