📅  最后修改于: 2023-12-03 15:27:38.792000             🧑  作者: Mango
在网格游戏中,一个常见的问题是给定一个 $m\times n$ 的网格,其中包含若干个障碍物和若干个非障碍物,请问有没有一条路径可以覆盖所有的非障碍物,且每个非障碍物恰好被经过一次。
这个问题可以转化为欧拉回路的问题。若该网格中有一个点的度数为奇数,则无法找到一条路径覆盖所有的非障碍物,且每个非障碍物恰好被经过一次。否则,可以构造一个无向图,使得每个非障碍物对应一个节点,每个节点之间的边表示它们在网格中相邻。因为网格中每个点都有偶数个相邻点(除非该点是在边界上),所以该图中所有节点的度数都是偶数。
而一个无向图中存在欧拉回路,当且仅当该图的每个节点的度数都是偶数。因此,如果该网格中所有的非障碍物的度数都是偶数,则存在一条路径可以覆盖所有的非障碍物,且每个非障碍物恰好被经过一次。此时,我们只需要找到一条欧拉回路,并把每个点对应的非障碍物按照欧拉回路的顺序输出即可。
找到欧拉回路的算法有多种,比如 Hierholzer 算法,Fleury 算法等。这里以 Fleury 算法为例进行介绍。Fleury 算法每次随机选择一个节点作为起点,然后选择一个可行的边走到相邻的节点上,并将该边删除。如果当前节点没有其他可行的边,则回溯到上一个节点,直到所有的边都被删除。
时间复杂度为 $O(E\log^2 E)$,其中 $E$ 是边的数量。
代码实现:
from typing import List
def find_eulerian_path(graph: List[List[int]]) -> List[int]:
"""
寻找欧拉回路
:param graph: 无向图的邻接表表示
:return: 欧拉回路
"""
n = len(graph)
degree = [len(adj) for adj in graph]
path = []
visited = set()
def dfs(src: int):
for i, dst in enumerate(graph[src]):
if degree[src] > 0 and (src, i) not in visited:
visited.add((src, i))
degree[src] -= 1
degree[dst] -= 1
dfs(dst)
path.append(dst)
dfs(0)
path.reverse()
# 如果有非欧拉回路,则返回 []
if any(degree) or len(path) != n:
return []
return path
其中,graph 是无向图的邻接表表示,即 graph[i] 表示点 i 的相邻节点。返回的是欧拉回路。如果存在非欧拉回路,则返回空列表。