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金字塔转换矩阵的BFS回溯方法756

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金字塔转换矩阵问题(Problem 756)是在给定一个由字母组成的“基石行”和一个“转换矩阵”的情况下,判断能否通过层层的字母转换构成一个顶点为单个字母的金字塔。我们可以使用广度优先搜索(BFS)结合回溯的方法来解决这个问题。

步骤详解:

  1. 构建转换规则
    首先,从输入给定的转换矩阵中解析出可行的转换规则。这个规则通常是一个字典,键是一个由两个字母组成的字符串,值是一个可能转换的字母的集合。例如,对于"A B C"的规则,你会有字典{"AB": {"C"}}

  2. 广度优先搜索
    采用BFS的方法层层推进来建造金字塔。BFS比较适合这种逐层构建的问题,因为它能够有效地遍历每一种可能的几何结构。

  3. 回溯
    在进行BFS时,每次从底层到顶层的尝试都可能失败,所以我们需要回溯到先前的状态,再尝试其他可能的路径。这意味着我们需要在节点处记录路径并通过回溯找到其他路径。

  4. 实现细节

    • 从基石行的前两个字母开始,利用字典查找可转换的字母并构建下一行。
    • 将每一行与下一行连接,重复应用转换规则,直到达到金字塔的顶峰(即只有一个字母)。
    • 终止条件:当底部构建的字母为单个时,表示成功;若无法再继续(搜索空间耗尽)则失败。
  5. 代码实现:
    以下是一个示例实现:

  1. def pyramidTransition(bottom, allowed):
  2. from collections import defaultdict, deque
  3. # Step 1: Parse the allowed list into a dictionary
  4. transitions = defaultdict(set)
  5. for triplet in allowed:
  6. key = triplet[:2]
  7. value = triplet[2]
  8. transitions[key].add(value)
  9. # Step 2: BFS function
  10. def canBuild(bottom):
  11. if len(bottom) == 1:
  12. return True
  13. queue = deque([("", 0)])
  14. while queue:
  15. current, idx = queue.popleft()
  16. if idx == len(bottom) - 1:
  17. if canBuild(current):
  18. return True
  19. key = bottom[idx:idx+2]
  20. if key in transitions:
  21. for next_char in transitions[key]:
  22. queue.append((current + next_char, idx + 1))
  23. return False
  24. # Step 3: Apply BFS to build the pyramid
  25. return canBuild(bottom)
  26. # Example Usage:
  27. bottom = "XYZ"
  28. allowed = ["XYA", "YZE", "YEF", "ZEF", "EFG", "ABA", "BCF"]
  29. print(pyramidTransition(bottom, allowed)) # Output: True or False

说明:

  • 初始化:使用defaultdict来存储转换规则,方便查找。
  • BFS遍历:利用队列结构适配广度搜索的特性,当构建到指定长度并成功时返回True。
  • 递归层次:利用递归判断每一层是否能成功地从当前状态过渡到下一个状态。

通过这种方法,可以有效地探索不同可能的字母组合,找到能够构建出金字塔的路径。如果搜索空间较大,还可以加入例如记忆化搜索等优化措施来提高效率。

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