图论-广度遍历：单词接龙

问题出处：中文版 LeetCode 127题 - 单词接龙 问题

 

问题描述：（源自LeetCode）

给定两个单词（beginWord 和 endWord）和一个字典，找到从 beginWord 到 endWord 的最短转换序列的长度。

转换需遵循如下规则：

每次转换只能改变一个字母。

转换过程中的中间单词必须是字典中的单词。

 

说明：

如果不存在这样的转换序列，返回 0。

所有单词具有相同的长度。

所有单词只由小写字母组成。

字典中不存在重复的单词。

你可以假设 beginWord 和 endWord 是非空的，且二者不相同。

 

示例1：

输入:
beginWord = "hit",
endWord = "cog",
wordList = ["hot","dot","dog","lot","log","cog"]

输出: 5

解释: 一个最短转换序列是 "hit" -> "hot" -> "dot" -> "dog" -> "cog", 返回它的长度 5。

示例2：

输入:
beginWord = "hit"
endWord = "cog"
wordList = ["hot","dot","dog","lot","log"]

输出: 0

解释: endWord "cog" 不在字典中，所以无法进行转换。

 

解题方法：

class Solution {

  public int ladderLength(String beginWord, String endWord, List wordList) {

    // 单词字典
    Set wordSet = new HashSet<>(wordList);

    // 初步判断是否有解
    if (!wordSet.contains(endWord)) {
      return 0;
    }

    // 移除开始单词
    wordSet.remove(beginWord);

    // 待遍历列表（待寻找下级转换列表）
    List ladderWordList = new ArrayList<>(wordSet.size() + 2);
    ladderWordList.add(new WordPattern(beginWord, 1));

    // 已检查的可转换单词集合
    Set checkRepWordSet = new HashSet<>();

    // 广度遍历
    for (int index = 0; index < ladderWordList.size(); index++) {
      WordPattern checkWordPattern = ladderWordList.get(index);
      // 初始化可转换单词集合
      checkWordPattern.initRepWordSet(wordSet, checkRepWordSet);
      for (String repWord : checkWordPattern.repWordSet) {
        WordPattern nextWordPattern = new WordPattern(repWord, checkWordPattern.level + 1);
        // 是否为目标结尾单词
        if (nextWordPattern.word.equals(endWord)) {
          return nextWordPattern.level;
        }
        // 添加至待遍历列表尾部（继续寻找下一级可转换单词）
        ladderWordList.add(nextWordPattern);
      }
    }
    return 0;
  }

  /**
   * 封装单词匹配对象
   */
  class WordPattern {

    /**
     * 转换序列位置
     */
    int level;

    /**
     * 原单词
     */
    String word;

    /**
     * 可转换单词集合
     */
    Set repWordSet;

    WordPattern(String word, int level) {
      this.level = level;
      this.word = word;
    }

    /**
     * 初始化可转换单词集合：用26个字母依次替换单词的每一个字母
     */
    void initRepWordSet(Set wordSet, Set checkedRepWordSet) {
      this.repWordSet = new HashSet<>(word.length() * 26);
      char[] wordCharArray = word.toCharArray();
      for (int index = 0; index < wordCharArray.length; index++) {
        char oriChar = wordCharArray[index];
        for (char repChar = 'a'; repChar <= 'z'; repChar++) {
          // 排除相同字母
          if (repChar != oriChar) {
            wordCharArray[index] = repChar;
            String repWord = new String(wordCharArray);
            // 是字典单词 且 未被检查过
            if (wordSet.contains(repWord) && !checkedRepWordSet.contains(repWord)) {
              repWordSet.add(repWord);
              checkedRepWordSet.add(repWord);
            }
          }
        }
        wordCharArray[index] = oriChar;
      }
    }
  }
}