13.机器人的运动范围.md

13.机器人的运动范围

题目描述

地上有一个 m 行和 n 列的方格。一个机器人从坐标（0,0）的格子开始移动，每一次只能向左，右，上，下四个方向移动一格，但是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。但是，它不能进入方格（35,38），因为 3+5+3+8 = 19。请问该机器人能够达到多少个格子？

示例1

输入

5,10,10

返回值

21

示例3

输入：

10,1,100

返回值：

29

说明：

[0,0],[0,1],[0,2],[0,3],[0,4],[0,5],[0,6],[0,7],[0,8],[0,9],[0,10],[0,11],[0,12],[0,13],[0,14],[0,15],[0,16],[0,17],[0,18],[0,19],[0,20],[0,21],[0,22],[0,23],[0,24],[0,25],[0,26],[0,27],[0,28] 这29种，后面的[0,29],[0,30]以及[0,31]等等是无法到达的。

思路 & 解答

DFS（深度优先搜索）

深度优先搜索算法，也就是 DFS,首先需要初始化数组，注意是 boolean 类型的二元数组。边初始化边计算位数的和，判断如果大于等于阈值的话，就直接置为 true，也就是已经被访问到（但是这一部分计入结果）。

然后遍历每一个元素，只要 i，j 不在合法的索引范围或者是已经被访问过，都会直接返回 false。

否则的话，可访问的数量 +1，并且递归遍历上下左右四个元素，返回最终的可访问的个数。

DFS 会优先同一个方向，一直走下去，不撞南墙不回头，直到条件不满足的时候，才会回头。回头之后，每次只会回头一步，往另外一个方向去，同样是一头扎进去。

假设有一个 4 x 4 的方格，从第一个开始遍历，假设遍历顺序是上，右，下，左，那么遍历的顺序应该如此：

public class Solution {
    public int movingCount(int threshold, int rows, int cols) {
        if (rows > 0 && cols > 0) {
            boolean[][] visited = new boolean[rows][cols];
            for (int i = 0; i < rows; i++) {
                for (int j = 0; j < cols; j++) {
                    // 如果大于阈值，设置已被访问过
                    visited[i][j] = ((getSum(i) + getSum(j)) > threshold);
                }
            }
            return getNum(visited, 0, 0, 0);
        }
        return 0;
    }

    // 获取可以被访问的个数
    private int getNum(boolean[][] visited, int i, int j, int count) {
        if (i < 0 || j < 0 || i >= visited.length || j >= visited[0].length || visited[i][j]) {
            return count;
        }
        count++;
        visited[i][j] = true;
        count = getNum(visited, i, j + 1, count);
        count = getNum(visited, i, j - 1, count);
        count = getNum(visited, i + 1, j, count);
        count = getNum(visited, i - 1, j, count);
        return count;
    }
    // 计算位数之和
    private int getSum(int num) {
        int result = 0;
        while (num > 0) {
            result = result + num % 10;
            num = num / 10;
        }
        return result;
    }
}

C++ 解法如下：

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

class Solution {
public:
    int movingCount(int threshold, int rows, int cols) {
        if (rows > 0 && cols > 0) {
            vector<vector<bool> > visited(rows, vector<bool>(cols, 0));
            for (int i = 0; i < rows; i++) {
                for (int j = 0; j < cols; j++) {
                    // 如果大于阈值，设置已被访问过
                    visited[i][j] = ((getSum(i) + getSum(j)) > threshold);
                }
            }
            return getNum(visited, 0, 0, 0);
        }
        return 0;
    }

    // 获取可以被访问的个数
    int getNum(vector<vector<bool> > &visited, int i, int j, int count) {
        if (i < 0 || j < 0 || i >= visited.size() || j >= visited[0].size() || visited[i][j]) {
            return count;
        }
        count++;
        visited[i][j] = true;
        count = getNum(visited, i, j + 1, count);
        count = getNum(visited, i, j - 1, count);
        count = getNum(visited, i + 1, j, count);
        count = getNum(visited, i - 1, j, count);
        return count;
    }

    // 计算位数之和
    int getSum(int num) {
        int result = 0;
        while (num > 0) {
            result = result + num % 10;
            num = num / 10;
        }
        return result;
    }
};

时间复杂度：最坏的情况是将所有的格子都遍历一遍，O(m*n)。

空间复杂度：借助了额外的空间保存是否被访问过，同样为O(m*n)。

BFS（广度优先搜索）

BFS 是什么意思呢？广度优先搜索，也就是没进行一步，优先搜索当前点的各个方向上的点，不急着往下搜索，等搜索完当前点的各个方向的点，再依次把之前搜索的点，取出来，同样先搜索周边的点... 这样直到所有都被搜索完成。

同样有一个 4 x 4 的方格，从第一个开始遍历，假设遍历顺序是上，右，下，左，那么遍历的顺序应该如此：

在上面的过程图示中，我们可以发现，访问是有顺序的，每遍历一个新的方块，都会标一个顺序，然后按照顺序遍历其四个方向。

这也就是广度优先搜索的本质，我们需要一个队列，来保存遍历的顺序，每次都从队列里面取出一个位置，遍历其四周的方块，每次遍历到的点，都会放到队列里面，这样直到队列为空的时候，也就是全部遍历完成。

Java 代码实现如下:

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class Solution13 {
    public int movingCount(int threshold, int rows, int cols) {
        boolean[][] visited = new boolean[rows][cols];
        int count = 0;
        Queue<int[]> queue = new LinkedList<>();
        // 把第一个点加到队列里面
        queue.add(new int[]{0, 0});
        while (queue.size() > 0) {
            // 一直取数据，直到队列为空
            int[] x = queue.poll();
            // 取出来的数据，包含x，y坐标
            int i = x[0], j = x[1];
            // 如果访问过或者不符合，直接下一个
            if (i >= rows || j >= cols || threshold < getSum(i) + getSum(j) || visited[i][j])
                continue;
            // 置为访问过
            visited[i][j] = true;
            // 数量增加
            count++;
            // 右
            queue.add(new int[]{i + 1, j});
            // 下
            queue.add(new int[]{i, j + 1});
        }
        return count;
    }

    // 计算位数之和
    private int getSum(int num) {
        int result = 0;
        while (num > 0) {
            result = result + num % 10;
            num = num / 10;
        }
        return result;
    }
}

C++ 实现如下:

class Solution {
public:
    int movingCount(int threshold, int rows, int cols) {
        vector<vector<bool>> visited(rows, vector<bool>(cols, 0));
        int count = 0;
        deque<vector<int>> myQueue;
        // 把第一个点加到队列里面
        myQueue.push_back(vector<int>(2, 0));
        while (myQueue.size() > 0) {
            // 一直取数据，直到队列为空
            vector<int> x = myQueue.front();
            myQueue.pop_front();
            // 取出来的数据，包含x，y坐标
            int i = x[0], j = x[1];
            // 如果访问过或者不符合，直接下一个
            if (i >= rows || j >= cols || threshold < getSum(i) + getSum(j) || visited[i][j])
                continue;
            // 置为访问过
            visited[i][j] = true;
            // 数量增加
            count++;
            // 右
            vector<int> right = vector<int>();
            right.push_back(i + 1);
            right.push_back(j);
            myQueue.push_back(right);
            // 下
            vector<int> floor = vector<int>();
            floor.push_back(i);
            floor.push_back(j + 1);
            myQueue.push_back(floor);
        }
        return count;
    }

    // 计算位数之和
    int getSum(int num) {
        int result = 0;
        while (num > 0) {
            result = result + num % 10;
            num = num / 10;
        }
        return result;
    }
};

时间复杂度：最坏的情况是将所有的格子都遍历一遍，O(m*n)。

空间复杂度：借助了额外的空间保存是否被访问过，同样为O(m*n)。