1496-判断路径是否相交

Raphael Liu Lv10

给你一个字符串 path,其中 path[i] 的值可以是 'N''S''E' 或者
'W',分别表示向北、向南、向东、向西移动一个单位。

你从二维平面上的原点 (0, 0) 处开始出发,按 path 所指示的路径行走。

如果路径在任何位置上与自身相交,也就是走到之前已经走过的位置,请返回 true ;否则,返回 false

示例 1:

![](https://assets.leetcode-cn.com/aliyun-lc-upload/uploads/2020/06/28/screen-
shot-2020-06-10-at-123929-pm.png)

**输入:** path = "NES"
**输出:** false 
**解释:** 该路径没有在任何位置相交。

示例 2:

![](https://assets.leetcode-cn.com/aliyun-lc-upload/uploads/2020/06/28/screen-
shot-2020-06-10-at-123843-pm.png)

**输入:** path = "NESWW"
**输出:** true
**解释:** 该路径经过原点两次。

提示:

  • 1 <= path.length <= 104
  • path[i]'N''S''E''W'

方法一:哈希表

思路

我们可以模拟机器人行走的过程,机器人行走的本质是它的坐标发生了变化,要解决这个问题,就要保存机器人走过的所有坐标——所以这道题的关键在于如何判断「走到之前已经走过的位置」。

由于数组 \it path 的长度最大是 10^4,我们并不能开一个二维数组来表示这个坐标平面:在极端情况下,机器人每次都沿着同一个方向前进,开二维数组需要 (10^4)^2 个布尔类型变量的空间,它非常大。实际上,这 (10^4)^2 个位置并不是都能用到,大多数位置是没有访问到的,用这样的方法打访问标记会造成很大的空间浪费。

因此我们可以用哈希表来解决这个问题,即我们可以给「已经走过」的位置打上访问标记,把坐标 (x, y) 存入哈希表,每次模拟坐标的变化得到新的坐标,在哈希表中查询这个坐标对应的哈希值有没有出现过,这样既不用花费很大的空间,又能快速查询到一个坐标是否访问过。

C++ 语言中,如果使用 pair<int, int> 存储坐标,那么我们需要自己实现哈希映射函数。我们可以令哈希函数 f(x, y) = x \times 20001 + y,这是因为 y 的取值范围在 [-10^4, 10^4] 内,共有 20001 种可能性,上述的哈希函数就不会造成冲突。在 Python 语言中,我们使用元组 tuple 存储坐标,可以直接放入哈希表 set 中。

代码如下。

代码

[sol1-C++]
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class Solution {
public:
int getHash(int x, int y) {
return x * 20001 + y;
}

bool isPathCrossing(string path) {
unordered_set<int> vis;

int x = 0, y = 0;
vis.insert(getHash(x, y));

for (char dir: path) {
switch (dir) {
case 'N': --x; break;
case 'S': ++x; break;
case 'W': --y; break;
case 'E': ++y; break;
}
int hashValue = getHash(x, y);
if (vis.find(hashValue) != vis.end()) {
return true;
} else {
vis.insert(hashValue);
}
}

return false;
}
};
[sol1-C++11]
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class Solution {
public:
bool isPathCrossing(string path) {
auto pairHash = [](const pair<int, int>& o) {
return o.first * 20001 + o.second;
};
unordered_set<pair<int, int>, decltype(pairHash)> vis(0, pairHash);

int x = 0, y = 0;
vis.emplace(x, y);

for (char dir: path) {
switch (dir) {
case 'N': --x; break;
case 'S': ++x; break;
case 'W': --y; break;
case 'E': ++y; break;
}
if (vis.find({x, y}) != vis.end()) {
return true;
} else {
vis.emplace(x, y);
}
}

return false;
}
};
[sol1-Java]
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class Solution {
public boolean isPathCrossing(String path) {
Set<Integer> vis = new HashSet<Integer>();

int x = 0, y = 0;
vis.add(getHash(x, y));

int length = path.length();
for (int i = 0; i < length; i++) {
char dir = path.charAt(i);
switch (dir) {
case 'N': --x; break;
case 'S': ++x; break;
case 'W': --y; break;
case 'E': ++y; break;
}
int hashValue = getHash(x, y);
if (!vis.add(hashValue)) {
return true;
}
}

return false;
}

public int getHash(int x, int y) {
return x * 20001 + y;
}
}
[sol1-Python3]
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class Solution:
def isPathCrossing(self, path: str) -> bool:
dirs = {
"N": (-1, 0),
"S": (1, 0),
"W": (0, -1),
"E": (0, 1),
}

x, y = 0, 0
vis = set([(x, y)])
for ch in path:
dx, dy = dirs[ch]
x, y = x + dx, y + dy
if (x, y) in vis:
return True
vis.add((x, y))

return False

复杂度

假设 path 的长度为 n。

  • 时间复杂度:O(n)。最坏情况下,对于 n 个元素,每个元素做一次 O(1) 的哈希表查询和一次 O(1) 的哈希表插入。

  • 空间复杂度:O(n)。这里使用了哈希表作为辅助空间,故空间代价是 O(n)。

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