机器人的运动范围

问题陈述

地上有一个m行n列的方格,从坐标 [0,0] 到坐标 [m-1,n-1] 。一个机器人从坐标 [0, 0] 的格子开始移动,它每次可以向左、右、上、下移动一格(不能移动到方格外),也不能进入行坐标和列坐标的数位之和大于k的格子。例如,当k为18时,机器人能够进入方格 [35, 37] ,因为3+5+3+7=18。但它不能进入方格 [35, 38],因为3+5+3+8=19。请问该机器人能够到达多少个格子?

DFS深度优先遍历

深度优先搜索: 可以理解为暴力法模拟机器人在矩阵中的所有路径。DFS 通过递归,先朝一个方向搜到底,再回溯至上个节点,沿另一个方向搜索,以此类推。
剪枝: 在搜索中,遇到数位和超出目标值、此元素已访问,则应立即返回,称之为 可行性剪枝 。

算法解析:

递归参数: 当前元素在矩阵中的行列索引 i 和 j ,两者的数位和 si, sj 。
终止条件: 当 ① 行列索引越界 或 ② 数位和超出目标值 k 或 ③ 当前元素已访问过 时,返回 0 ,代表不计入可达解。

递推工作
标记当前单元格 :将索引 (i, j) 存入 Set visited 中,代表此单元格已被访问过。
搜索下一单元格: 计算当前元素的 下、右 两个方向元素的数位和,并开启下层递归 。
回溯返回值: 返回 1 + 右方搜索的可达解总数 + 下方搜索的可达解总数,代表从本单元格递归搜索的可达解总数(起始点左上角【0,0】位置)。

附:数位增量计算

由于机器人每次只能移动一格(即只能从 x运动至 x±1),因此每次只需计算 x到x±1 的数位和增量。本题说明1≤n,m≤100 ,以下公式仅在此范围适用。

设x的数位为s_x, x+1的数位为s_(x+1)。

当(x+1)%10==0时,s_(x+1)=s_x-8,例如 19, 20 的数位和分别为 10, 2;

当(x+1)%10!=0时,s_(x+1)=s_x+1,例如 1, 2的数位和分别为 1, 2。

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class Solution{
int m,n,k;
boolean[][] visited;
public int movingCount(int m,int n,int k){
this.m=m;
this.n=n;
this.k=k;
this.visited=new boolean[m][n];
return dfs(0,0,0,0);
}
public int dfs(int i,int j,int si,int sj){
if(i>=m||j>=n||si+sj>k||visisted[i][j]) return 0;
visited[i][j]=true;
return 1+dfs(i+1,j,(i+1)%10==0? si-8:si+1,sj)+dfs(i,j+1,si,(j+1)%10==0? sj-8:sj+1);
}
}

BFS广度优先遍历

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class Solution{
public int movingCount(int m,int n,int k){
boolean[][] visited=new boolean[m][n];
int res=0;
Queue<int[]> queue=new LinkedList<int[]>();//学习以下两行代码写法
queue.add(new int[] {0,0,0,0});
while(queue.size()>0){
int[] index=queue.poll();
int i=index[0],j=index[1],si=index[2],sj=index[3];
if(i>=m||j>=n||si+sj>k||visited[i][j]) continue;
visited[i][j]=true;
res++;
queue.add(new int[] {i+1,j,(i+1)%10==0? si-8:si+1,sj});
queue.add(new int[] {i,j+1,si,(j+1)%10==0? sj-8:sj+1})
}
return res;
}
}