一天一大 leet (126. 单词接龙 II)

/**
 * @param {string} beginWord
 * @param {string} endWord
 * @param {string[]} wordList
 * @return {string[][]}
 */
var findLadders = function (beginWord, endWord, wordList) {
  if (!wordList.length || !wordList.includes(endWord)) return []
  var middleValue = [beginWord],
    startValue = [beginWord],
    map = new Map(),
    wordSet = new Set(wordList),
    readList = new Set(),
    visited = new Set(),
    level = 0,
    minLevel = 0,
    _result = []
  /**
   * 1. 分别得到每个单词变化一个字母后是不是在这个wordList中存在
   * 2. 从wordList清除已经出现的节点，避免节点重复生成关系树
   * 从beginWord开始查询与其只差一个字母的单词                   记录level = 0
   * 依次遍历上一个level查到的单词分别查到与其只差一个字母的单词   记录level + 1
   **/
  while (middleValue.length) {
    if (middleValue.includes(endWord)) break
    let mapList = []
    for (let index = 0; index < middleValue.length; index++) {
      if (readList.has(middleValue[index])) continue
      readList.add(middleValue[index])
      let mapListKey = []
      for (var i = 0; i < middleValue[index].length; i++) {
        for (var j = 97; j < 123; j++) {
          var Str =
            middleValue[index].slice(0, i) +
            String.fromCharCode(j) +
            middleValue[index].slice(i + 1)
          if (!wordSet.has(Str)) continue
          if (readList.has(Str)) continue
          if (!visited.has(Str)) mapListKey[mapListKey.length] = Str
          if (!mapList.includes(Str)) mapList[mapList.length] = Str
        }
      }
      map.set(
        middleValue[index],
        mapListKey.includes(endWord) ? [endWord] : mapListKey
      )
      if (mapListKey.includes(endWord)) minLevel = level + 1
    }
    level += 1
    mapList.forEach((i) => visited.add(i))
    middleValue = mapList
  }
  // 使用递归找到map中依次的节点 - 终止限制：level小于minLevel
  dfs(beginWord, _result, startValue, map, minLevel, 0)

  function dfs(beginWord, _result, startValue, map, minLevel, level) {
    if (level > minLevel) return
    if (beginWord === endWord) {
      _result.push(startValue.slice())
    }
    let words = map.get(beginWord)
    if (words && words.length) {
      for (let word of words) {
        startValue.push(word)
        level > minLevel
          ? null
          : dfs(word, _result, startValue, map, minLevel, level + 1)
        startValue.pop()
      }
    }
  }
  return _result
}

class Solution {
    private static final int INF = 1 << 20;
    private Map<String, Integer> wordId; // 单词到id的映射
    private ArrayList<String> idWord; // id到单词的映射
    private ArrayList<Integer>[] edges; // 图的边

    public Solution() {
        wordId = new HashMap<>();
        idWord = new ArrayList<>();
    }

    public List<List<String>> findLadders(String beginWord, String endWord, List<String> wordList) {
        int id = 0;
        // 将wordList所有单词加入wordId中 相同的只保留一个 // 并为每一个单词分配一个id
        for (String word : wordList) {
            if (!wordId.containsKey(word)) {
                wordId.put(word, id++);
                idWord.add(word);
            }
        }
        // 若endWord不在wordList中 则无解
        if (!wordId.containsKey(endWord)) {
            return new ArrayList<>();
        }
        // 把beginWord也加入wordId中
        if (!wordId.containsKey(beginWord)) {
            wordId.put(beginWord, id++);
            idWord.add(beginWord);
        }

        // 初始化存边用的数组
        edges = new ArrayList[idWord.size()];
        for (int i = 0; i < idWord.size(); i++) {
            edges[i] = new ArrayList<>();
        }
        // 添加边
        for (int i = 0; i < idWord.size(); i++) {
            for (int j = i + 1; j < idWord.size(); j++) {
                // 若两者可以通过转换得到 则在它们间建一条无向边
                if (transformCheck(idWord.get(i), idWord.get(j))) {
                    edges[i].add(j);
                    edges[j].add(i);
                }
            }
        }

        int dest = wordId.get(endWord); // 目的ID
        List<List<String>> res = new ArrayList<>(); // 存答案
        int[] cost = new int[id]; // 到每个点的代价
        for (int i = 0; i < id; i++) {
            cost[i] = INF; // 每个点的代价初始化为无穷大
        }

        // 将起点加入队列 并将其cost设为0
        Queue<ArrayList<Integer>> q = new LinkedList<>();
        ArrayList<Integer> tmpBegin = new ArrayList<>();
        tmpBegin.add(wordId.get(beginWord));
        q.add(tmpBegin);
        cost[wordId.get(beginWord)] = 0;

        // 开始广度优先搜索
        while (!q.isEmpty()) {
            ArrayList<Integer> now = q.poll();
            int last = now.get(now.size() - 1); // 最近访问的点
            if (last == dest) { // 若该点为终点则将其存入答案res中
                ArrayList<String> tmp = new ArrayList<>();
                for (int index : now) {
                    tmp.add(idWord.get(index)); // 转换为对应的word
                }
                res.add(tmp);
            } else { // 该点不为终点 继续搜索
                for (int i = 0; i < edges[last].size(); i++) {
                    int to = edges[last].get(i);
                    // 此处<=目的在于把代价相同的不同路径全部保留下来
                    if (cost[last] + 1 <= cost[to]) {
                        cost[to] = cost[last] + 1;
                        // 把to加入路径中
                        ArrayList<Integer> tmp = new ArrayList<>(now); tmp.add(to);
                        q.add(tmp); // 把这个路径加入队列
                    }
                }
            }
        }
        return res;
    }

    // 两个字符串是否可以通过改变一个字母后相等
    boolean transformCheck(String str1, String str2) {
        int differences = 0;
        for (int i = 0; i < str1.length() && differences < 2; i++) {
            if (str1.charAt(i) != str2.charAt(i)) {
                ++differences;
            }
        }
        return differences == 1;
    }
}

var findLadders = function (beginWord, endWord, wordList) {
  const wordSet = new Set(wordList) // 将单词表存入Set，Set的查找是O(1)
  wordSet.add(beginWord) // 这个其实要不要都行
  if (!wordSet.has(endWord)) return [] // 如果单词表中没有endWord，则没有路径

  const levelMap = new Map() // 存放路径中的单词对应的level，即路径的深度
  const wordMap = new Map() // 存放路径中的单词是从哪些单词变来的
  const queue = [beginWord] // BFS需要维护一个队列，初始放入level0的beginWord
  const visited = new Set() // 存放访问过的路径节点（单词），避免重复

  let finished = false // 标识，true代表存在变到endWord的路径，至少存在

  let level = 0 // 路径的深度，初始化0

  levelMap.set(beginWord, 0) // 记录beginWord的level为0
  visited.add(beginWord) // 路径的起点就是beginWord，后面不能再出现它，存入visited

  while (queue.length) {
    // 队列空了，代表所有的节点都遍历完了
    let levelSize = queue.length // 当前level的单词个数
    level++ // 对一层层的单词进行遍历，level+1
    for (let i = 0; i < levelSize; i++) {
      // 将当前层的单词逐个出列，并逐个考察
      const word = queue.shift() // 当前出列的单词
      for (let i = 0; i < word.length; i++) {
        // 遍历当前单词的所有字符
        for (let code = 97; code <= 122; code++) {
          // 将当前字符替换为26个字符，生成newWord逐个试

          const newWord =
            word.slice(0, i) + String.fromCharCode(code) + word.slice(i + 1)
          if (!wordSet.has(newWord)) continue // 如果不是单词表中的单词，continue

          if (wordMap.has(newWord)) {
            // 新单词如果已经存在于wordMap，有自己的数组
            wordMap.get(newWord).push(word) // 对应的数组推入它的“父word”，即出列的单词
          } else {
            // 新单词不存在于wordMap，初始化一个数组
            wordMap.set(newWord, [word]) // 并放入“父word”
          }

          if (visited.has(newWord)) continue // 这个新单词已经存在于路径中，避免重复走过
          if (newWord === endWord) finished = true // 遇到了endWord，说明至少存在去往endWord的路径

          levelMap.set(newWord, level) // 记录这个单词所处于的路径的深度
          queue.push(newWord) // 这个新单词是下一层的，不断让下一层的单词入列
          visited.add(newWord) // 这个新单词访问过了，记录一下
        }
      }
    }
  }
  if (!finished) return [] // 无法从beginWord到达endWord，返回一个[]
  const res = []
  dfs(res, [], beginWord, endWord, wordMap, levelMap) // dfs的入口
  return res
}
function dfs(res, path, beginWord, word, wordMap, levelMap) {
  if (word === beginWord) {
    // dfs的出口，如果dfs传入的word，已经和beginWord相同
    res.push([beginWord, ...path]) // 将完整的路径推入res数组，别忘了加上beginWord
    return // path在dfs中是引用传递，要深拷贝一下再推入res
  }
  path.unshift(word) // 将当前单词加入到path数组的开头
  if (wordMap.get(word)) {
    // 当前单词对应的“邻居单词”们
    for (let parent of wordMap.get(word)) {
      // 遍历当前单词对应的“邻居单词”们
      if (levelMap.get(parent) + 1 === levelMap.get(word)) {
        // 找出其中满足层次要求
        dfs(res, path, beginWord, parent, wordMap, levelMap) // 即找出路径中它的“父单词”，递归dfs
      }
    }
  }
  path.shift() // 回溯，撤销选择，将path数组开头的单词弹出
}