查找二维数组的最小路径的算法问题

时间:2018-09-08 01:48:22

标签: java priority-queue breadth-first-search

问题:

聚会上有10个人。
每个人都有0-9级(输入的索引),并且在那里认识其他人。
您的工作是为0人找到9人的最便宜方法。 介绍的成本等于级别差异的平方。

目标:0级人员希望使用最少的积分达到9级。
成本:水平差的平方
数组的索引表示级别(0-9)
该值是一个数组,其中包含每个人认识的其他人的索引。
请注意,关系是一种定向关系(例如2可以将您介绍给3,但反之则不行) 例如最低费用:23最低费用:[0,1,4,6,9]

 people = [
   [1, 2, 3],   # person 0 knows 1, 2, 3
   [8, 6, 4],   # person 1 knows 8, 6, 4
   [7, 8, 3],   # person 2 knows 7, 8, 3
   [8, 1],      # person 3 knows 8, 1
   [6],         # person 4 knows 6
   [8, 7],      # person 5 knows 8, 7
   [9, 4],      # person 6 knows 9, 4
   [4, 6],      # person 7 knows 4, 6
   [1],         # person 8 knows 1 
   [1, 4],      # person 9 knows 1, 4
 ]

我的解决方案:

使用优先级队列并进行设置以跟踪已被访问的元素。基本上是广度优先的搜索方法。我也将使用地图来跟踪级别。

我的问题

我尝试使用优先级队列,但无法通过该队列遍历2d数组。我只涉及0级,不涉及其他级别。以下是我尝试的解决方法

class Solution {
  public static void main(String[] args) {
    int[][] arr ={{1, 2, 3},
                  {8, 6, 4},
                  {7, 8, 3},
                  {8, 1},
                  {6},
                  {8,7},
                  {9, 4},
                  {4, 6},
                  {1},
                  {1,4}};

    Solution sol = new Solution();
    sol.meetUp(arr);
  }

  List<Integer> meetUp(int[][] arr) {
   if (arr == null || arr.length == 0)  {
     return new ArrayList<>();
  }

  Set<Integer> visited = new HashSet<>();
  PriorityQueue<MinQueue> pq = new PriorityQueue<>();
  Map<Integer, Integer> parentMap = new HashMap<>();

  pq.offer(new MinQueue(0, 0, arr[0][0]));

  while(!pq.isEmpty()) {
   MinQueue temp = pq.poll();
   int col = temp.col + 1;
   while (col < arr[temp.row].length) {
    if(!visited.contains(arr[temp.row][col])) {
     pq.offer(new MinQueue(temp.row, col, arr[temp.row][col])); 
     col += 1;
    }
  }

  if(!parentMap.containsKey(temp.row)) {
        parentMap.put(temp.row, temp.data);
      } else {
          int v = parentMap.get(temp.row);
          int n = (int)Math.pow(temp.data, 2) - (int)Math.pow(temp.row, 2);
          int o = (int)Math.pow(v, 2) - (int)Math.pow(temp.row, 2);
        if(n < o) {
          parentMap.put(temp.row, temp.data);
      }
    }
    visited.add(temp.data);
  }
    return new ArrayList<>();
  }
}

class MinQueue implements Comparable<MinQueue> {

   int data;
   int row;
   int col;

   MinQueue(int row, int col, int data) {
     this.row = row;
     this.col = col;
     this.data = data;
   }

  public int compareTo(MinQueue other) {
    if(this.data - other.data > 0) return 1;
    else if(this.data - other.data < 0) return -1;
    else return 0;
  }
}

1 个答案:

答案 0 :(得分:2)

您正在寻找有向图的最小成本路径。因此,Dijkstra's algorithm是您想要的。

这是一个简单的Java实现,可根据您的任务进行定制。如果不存在路径,则返回-1。

static int minCost(int[][] relations, int[] prev)
{
    PriorityQueue<Person> q = new PriorityQueue<>();

    Person[] person = new Person[relations.length];
    for(int i=0; i<relations.length; i++) 
    {
        person[i] = new Person(i, i==0 ? 0 : Integer.MAX_VALUE);
    }

    q.offer(person[0]);     
    while(!q.isEmpty())
    {
        Person p = q.poll();

        if(p.level == person.length-1) 
            return p.cost;          

        for(int n : relations[p.level])
        {
            int d = p.cost + (n-p.level)*(n-p.level); 
            if(d < person[n].cost)
            {
                q.offer(person[n] = new Person(n, d));
                prev[n] = p.level;
            }
        }
    }       
    return -1;
}

static class Person implements Comparable<Person>
{
    public int level;
    public int cost;

    public Person(int level, int cost)
    {
        this.level = level;
        this.cost = cost;
    }

    @Override
    public int compareTo(Person o)
    {
        return cost - o.cost;
    }
}

static String buildPath(int[] arr, int i, String path)
{
    path = i + " " + path;
    if(i == 0) return path;
    else return buildPath(arr, arr[i], path);
}

public static void main(String[] args) 
{
    int[][] arr ={{1, 2, 3},
                  {8, 6, 4},
                  {7, 8, 3},
                  {8, 1},
                  {6},
                  {8,7},
                  {9, 4},
                  {4, 6},
                  {1},
                  {1,4}};

    int[] prev = new int[arr.length];
    int min = minCost(arr, prev);
    if(min < 0) System.out.println("No path");    
    else System.out.println(min + " : " + buildPath(prev, arr.length-1, ""));        
}

输出:

23 : 0 1 4 6 9