Задача: 752. Open the Lock
Сложность: medium

Перед вами замок с 4 круглыми колесами. Каждое колесо имеет 10 слотов: '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9'. Колеса могут свободно вращаться и оборачиваться: например, мы можем повернуть "9" так, чтобы получился "0", или "0" так, чтобы получился "9". Каждый ход состоит из поворота одного колеса на один слот. Изначально замок начинается с '0000', строки, представляющей состояние 4 колес. Вам дан список тупиков, то есть если замок отобразит любой из этих кодов, колеса замка перестанут вращаться, и вы не сможете его открыть. Учитывая цель, представляющую значение колес, которое позволит отпереть замок, верните минимальное общее количество оборотов, необходимое для открытия замка, или -1, если это невозможно.

Пример:

Input: deadends = ["0201","0101","0102","1212","2002"], target = "0202"
Output: 6

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Используйте алгоритм BFS для поиска кратчайшего пути от начального состояния '0000' до целевого состояния, избегая тупиков. Инициализируйте очередь с начальным состоянием '0000' и начальным шагом 0. Используйте множество для отслеживания посещенных состояний, чтобы избежать повторного посещения одного и того же состояния.

2⃣Для каждого состояния в очереди: Проверьте все возможные переходы на следующий шаг, вращая каждое колесо на +1 и -1. Если найденное состояние является целевым, верните количество шагов. Если найденное состояние не является тупиком и не было посещено ранее, добавьте его в очередь и отметьте как посещенное.

3⃣Если очередь пуста и целевое состояние не найдено, верните -1.

😎 Решение:

from collections import deque

def openLock(deadends, target):
    def neighbors(node):
        for i in range(4):
            x = int(node[i])
            for d in (-1, 1):
                y = (x + d) % 10
                yield node[:i] + str(y) + node[i+1:]

    dead = set(deadends)
    queue = deque([('0000', 0)])
    visited = {'0000'}
    
    while queue:
        node, steps = queue.popleft()
        if node == target:
            return steps
        if node in dead:
            continue
        for neighbor in neighbors(node):
            if neighbor not in visited:
                visited.add(neighbor)
                queue.append((neighbor, steps + 1))
    
    return -1

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний

Задача: 95. Unique Binary Search Trees II
Сложность: medium

Дано целое число n. Верните все структурно уникальные деревья бинарного поиска (BST), которые содержат ровно n узлов с уникальными значениями от 1 до n. Ответ может быть представлен в любом порядке.

Пример:

Input: n = 3
Output: [[1,null,2,null,3],[1,null,3,2],[2,1,3],[3,1,null,null,2],[3,2,null,1]]

👨‍💻 Алгоритм:

1️⃣Создайте хеш-карту memo, где memo[(start, end)] содержит список корневых узлов всех возможных BST (деревьев бинарного поиска) с диапазоном значений узлов от start до end. Реализуем рекурсивную функцию allPossibleBST, которая принимает начальный диапазон значений узлов start, конечный диапазон end и memo в качестве параметров. Она возвращает список TreeNode, соответствующих всем BST, которые могут быть сформированы с этим диапазоном значений узлов. Вызываем allPossibleBST(1, n, memo) и выполняем следующее:

2️⃣Объявляем список TreeNode под названием res для хранения списка корневых узлов всех возможных BST. Если start > end, мы добавляем null в res и возвращаем его. Если мы уже решили эту подзадачу, т.е. memo содержит пару (start, end), мы возвращаем memo[(start, end)].

3️⃣Выбираем значение корневого узла от i = start до end, увеличивая i на 1 после каждой итерации. Рекурсивно вызываем leftSubtrees = allPossibleBST(start, i - 1, memo) и rightSubTrees = allPossibleBST(i + 1, end, memo). Перебираем все пары между leftSubtrees и rightSubTrees и создаем новый корень со значением i для каждой пары. Добавляем корень новообразованного BST в res. Устанавливаем memo[(start, end)] = res и возвращаем res.

😎 Решение:

class Solution:
    def allPossibleBST(self, start, end, memo):
        res = []
        if start > end:
            res.append(None)
            return res
        if (start, end) in memo:
            return memo[(start, end)]

        for i in range(start, end + 1):
            leftSubTrees = self.allPossibleBST(start, i - 1, memo)
            rightSubTrees = self.allPossibleBST(i + 1, end, memo)
            for left in leftSubTrees:
                for right in rightSubTrees:
                    root = TreeNode(i, left, right)
                    res.append(root)

        memo[(start, end)] = res
        return res

    def generateTrees(self, n: int) -> List[Optional[TreeNode]]:
        memo = {}
        return self.allPossibleBST(1, n, memo)

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний