算法日常・每日刷题--<BFS&&最短路径>4

675. 为高尔夫比赛砍树 - 力扣(LeetCode)675. 为高尔夫比赛砍树 - 你被请来给一个要举办高尔夫比赛的树林砍树。树林由一个 m x n 的矩阵表示, 在这个矩阵中: * 0 表示障碍,无法触碰 * 1 表示地面,可以行走 * 比 1 大的数 表示有树的单元格,可以行走,数值表示树的高度每一步,你都可以向上、下、左、右四个方向之一移动一个单位,如果你站的地方有一棵树,那么你可以决定是否要砍倒它。你需要按照树的高度从低向高砍掉所有的树,每砍过一颗树,该单元格的值变为 1(即变为地面)。你将从 (0, 0) 点开始工作,返回你砍完所有树需要走的最小步数。 如果你无法砍完所有的树,返回 -1 。可以保证的是,没有两棵树的高度是相同的,并且你至少需要砍倒一棵树。 示例 1:https://assets.leetcode.com/uploads/2020/11/26/trees1.jpg输入:forest = \[1,2,3,0,0,4,7,6,5]输出:6解释:沿着上面的路径,你可以用 6 步,按从最矮到最高的顺序砍掉这些树。示例 2:https://assets.leetcode.com/uploads/2020/11/26/trees2.jpg输入:forest = \[1,2,3,0,0,0,7,6,5]输出:-1解释:由于中间一行被障碍阻塞,无法访问最下面一行中的树。示例 3:输入:forest = \[2,3,4,0,0,5,8,7,6]输出:6解释:可以按与示例 1 相同的路径来砍掉所有的树。(0,0) 位置的树,可以直接砍去,不用算步数。 提示: * m == forest.length * n == foresti.length * 1 <= m, n <= 50 * 0 <= forestij <= 109https://leetcode.cn/problems/cut-off-trees-for-golf-event/description/

题目核心理解

  1. 规则:必须按照树高度从小到大依次砍树,不能乱序;每次砍完树,该位置变为地面(1)
  2. 地图:0 = 障碍(不能走),1 = 地面,>1 = 树(可通行)
  3. 起点:(0,0),每上下左右移动一格算一步,求全部砍完的最小总步数;无法完成返回 -1
  4. 关键点:两棵树高度互不相同

整体解题思路

  1. 收集所有树 :遍历矩阵,把所有高度 > 1 的树记录 (高度, x坐标, y坐标)
  2. 排序树列表:按照高度升序,确定砍树顺序
  3. 逐段 BFS 求最短路径
    • 初始起点 cur_x=0, cur_y=0
    • 依次取出下一棵要砍的树坐标,BFS 求【当前位置 → 目标树】的最短步数
    • 一旦某一段 BFS 不可达,直接返回 -1
    • 累加步数,更新当前坐标为目标树坐标
  4. 全部遍历完成,返回总步数
cpp 复制代码
#include <vector>
#include <queue>
#include <algorithm>
using namespace std;

class Solution {
public:
    int dx[4] = {0, 0, 1, -1};
    int dy[4] = {1, -1, 0, 0};
    int m, n;

    // BFS:求起点(sx,sy) 到终点(tx,ty) 的最短距离,不可达返回 -1
    int bfs(vector<vector<int>>& forest, int sx, int sy, int tx, int ty)
    {
        if(sx == tx && sy == ty) return 0;
        vector<vector<bool>> vis(m, vector<bool>(n, false));
        queue<pair<int, int>> q;
        q.push({sx, sy});
        vis[sx][sy] = true;
        int step = 0;

        while(!q.empty())
        {
            int sz = q.size();
            step++;
            for(int i = 0; i < sz; i++)
            {
                auto [x, y] = q.front();
                q.pop();
                for(int d = 0; d < 4; d++)
                {
                    int nx = x + dx[d];
                    int ny = y + dy[d];
                    if(nx >= 0 && nx < m && ny >=0 && ny < n && !vis[nx][ny] && forest[nx][ny] != 0)
                    {
                        if(nx == tx && ny == ty) return step;
                        vis[nx][ny] = true;
                        q.push({nx, ny});
                    }
                }
            }
        }
        return -1; // 无法到达
    }

    int cutOffTree(vector<vector<int>>& forest) {
        m = forest.size();
        n = forest[0].size();
        vector<tuple<int, int, int>> trees;

        // 1. 收集所有树 (高度,x,y)
        for(int i = 0; i < m; i++)
        {
            for(int j = 0; j < n; j++)
            {
                if(forest[i][j] > 1)
                {
                    trees.emplace_back(forest[i][j], i, j);
                }
            }
        }
        // 2. 按树高度升序排序
        sort(trees.begin(), trees.end());

        int cur_x = 0, cur_y = 0;
        int total_step = 0;

        // 3. 依次砍每一棵树
        for(auto &t : trees)
        {
            int h = get<0>(t);
            int tx = get<1>(t);
            int ty = get<2>(t);
            int dist = bfs(forest, cur_x, cur_y, tx, ty);
            if(dist == -1) return -1;
            total_step += dist;
            cur_x = tx;
            cur_y = ty;
        }
        return total_step;
    }
};
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