如何避免 BFS 中的無限循環？

Question

這是 LeetCode 問題 542。01矩陣

我的代碼將創建一個無限循環，因為它會將每個方向推入隊列，即使該節點已被訪問。 我想不出解決這個問題的方法。 有人可以幫忙嗎？

class Solution {
int[][] dirs = { {0,1},{0,-1},{1,0},{-1,0} };
public int[][] updateMatrix(int[][] matrix) {
    for(int i=0;i < matrix.length;i++){
        for(int j=0; j < matrix[i].length;j++){
            if(matrix[i][j] == 1)
                matrix[i][j] = Integer.MAX_VALUE;
                BFS(new int[]{i,j},matrix);
        }
    }        
    return matrix;
}

public void BFS(int[] node,int[][] matrix){
    if(matrix[node[0]][node[1]] == 0)
        return;
    LinkedList<int[]> queue = new LinkedList<>();
    queue.push(node);
    int step = 1;
    while(!queue.isEmpty()){
        int[] temp = queue.poll();
        if(temp == null){
            step++;
            continue;
        }
        for(int[] dir:dirs){
            int r = temp[0] + dir[0];
            int c = temp[1] + dir[1];
            if(r < 0 || c < 0 || r >= matrix.length || c >= matrix[r].length)
                continue;
            queue.push(new int[] {r,c});
            if(matrix[r][c] == 0){
                matrix[temp[0]][temp[1]] = Math.min(step,matrix[temp[0]][temp[1]]);
            }
        }
        queue.push(null);
    }
    return;
}
} 

Answer 1

您必須跟蹤已經訪問過的節點。 您可以將節點保留在列表中，也可以將它們移動到單獨的Set 。

您在這里遇到的問題是節點是數組，您不能在HashSet使用它們。 我首先聲明一個類Coordinates ：

public class Coordinates {
    public final int row;
    public final int col;

    public Coordinates(int r, int c) {
        this.row = r;
        this.col = c;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return (row + 37*col) & 0x7FFFFFFF;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object other) {
        if (other == null || other.getClass() != getClass()) {
            return false;
        }
        Coordinates o = (Coordinates)other;
        return row == o.row && col == o.col;
    }
}

選項 1：將節點保留在隊列中

我不明白將null添加到隊列中的目的； 我剛剛刪除了這個。

public void BFS(Coordinates node,int[][] matrix){
    if(matrix[node.row][node.col] == 0)
        return;
    List<Coordinates> queue = new ArrayList<>();
    queue.add(node);
    for (int i = 0; i < queue.size(); ++i) {
        Coordinates temp = queue.get(i);
        for(int[] dir:dirs){
            int r = temp.row + dir.row;
            int c = temp.col + dir.col;
            if(r < 0 || c < 0 || r >= matrix.length || c >= matrix[r].length)
                continue;
            Coordinates newCoord = new Coordinates(r, c);
            if (!queue.contains(newCoord)) {
                queue.add(newCoord);
            }
            if(matrix[r][c] == 0){
                matrix[temp.row][temp.col] = Math.min(step,matrix[temp.row][temp.col]);
            }
        }
    }
    return;
}

選項 2：使用單獨的Set

既然我們有了hashCode和equals方法，為什么不使用HashSet呢？

不過，我將把它作為練習。

Answer 2

將節點地址封裝在一個可以實現 hashcode 和 equals 的類中，如本答案中所建議的。 節點類可以很簡單：

class Node {

    private final int[] address;
    Node(int[] address){
        this.address = address;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object other) {
        if(other == null ||!(other instanceof Node)) return false;
        return Arrays.equals(address, ((Node)other).getAddress());
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Arrays.hashCode(address);
    }

    public int[] getAddress() {
        return address;
    }
}

它允許您維護訪問節點的集合： Set<Node> visited = new HashSet<>();
當visited.add(node)返回false時，就知道visited已經包含node