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English Version

题目描述

你准备参加一场远足活动。给你一个二维 rows x columns 的地图 heights ,其中 heights[row][col] 表示格子 (row, col) 的高度。一开始你在最左上角的格子 (0, 0) ,且你希望去最右下角的格子 (rows-1, columns-1) (注意下标从 0 开始编号)。你每次可以往  四个方向之一移动,你想要找到耗费 体力 最小的一条路径。

一条路径耗费的 体力值 是路径上相邻格子之间 高度差绝对值 的 最大值 决定的。

请你返回从左上角走到右下角的最小 体力消耗值 。

 

示例 1:

输入:heights = [[1,2,2],[3,8,2],[5,3,5]]
输出:2
解释:路径 [1,3,5,3,5] 连续格子的差值绝对值最大为 2 。
这条路径比路径 [1,2,2,2,5] 更优,因为另一条路径差值最大值为 3 。

示例 2:

输入:heights = [[1,2,3],[3,8,4],[5,3,5]]
输出:1
解释:路径 [1,2,3,4,5] 的相邻格子差值绝对值最大为 1 ,比路径 [1,3,5,3,5] 更优。

示例 3:

输入:heights = [[1,2,1,1,1],[1,2,1,2,1],[1,2,1,2,1],[1,2,1,2,1],[1,1,1,2,1]]
输出:0
解释:上图所示路径不需要消耗任何体力。

 

提示:

  • rows == heights.length
  • columns == heights[i].length
  • 1 <= rows, columns <= 100
  • 1 <= heights[i][j] <= 106

解法

并查集。

并查集模板:

模板 1——朴素并查集:

# 初始化,p存储每个点的父节点
p = list(range(n))

# 返回x的祖宗节点
def find(x):
    if p[x] != x:
        # 路径压缩
        p[x] = find(p[x])
    return p[x]

# 合并a和b所在的两个集合
p[find(a)] = find(b)

模板 2——维护 size 的并查集:

# 初始化,p存储每个点的父节点,size只有当节点是祖宗节点时才有意义,表示祖宗节点所在集合中,点的数量
p = list(range(n))
size = [1] * n

# 返回x的祖宗节点
def find(x):
    if p[x] != x:
        # 路径压缩
        p[x] = find(p[x])
    return p[x]

# 合并a和b所在的两个集合
if find(a) != find(b):
    size[find(b)] += size[find(a)]
    p[find(a)] = find(b)

模板 3——维护到祖宗节点距离的并查集:

# 初始化,p存储每个点的父节点,d[x]存储x到p[x]的距离
p = list(range(n))
d = [0] * n

# 返回x的祖宗节点
def find(x):
    if p[x] != x:
        t = find(p[x])
        d[x] += d[p[x]]
        p[x] = t
    return p[x]

# 合并a和b所在的两个集合
p[find(a)] = find(b)
d[find(a)] = distance

对于本题,每个格子当做图的一个节点,把相邻两个格子的高度差绝对值当做边的权重,因此本题是求解从最左上角的节点到最右下角的节点的连通性问题。

先把图中所有边去掉,然后按照边的权重从小到大,逐个把边添加上。如果在某一次添加一条边时,最左上角和最右下角的节点连通了,那么该边的权重就是题目的最小体力消耗值。

Python3

class Solution:
    def minimumEffortPath(self, heights: List[List[int]]) -> int:
        m, n = len(heights), len(heights[0])
        p = list(range(m * n))

        def find(x):
            if p[x] != x:
                p[x] = find(p[x])
            return p[x]

        e = []
        for i in range(m):
            for j in range(n):
                if i < m - 1:
                    e.append([abs(heights[i][j] - heights[i + 1][j]), i * n + j, (i + 1) * n + j])
                if j < n - 1:
                    e.append([abs(heights[i][j] - heights[i][j + 1]), i * n + j, i * n + j + 1])
        e.sort()
        for h, i, j in e:
            p[find(i)] = find(j)
            if find(0) == find(m * n - 1):
                return h
        return 0

Java

class Solution {
    private int[] p;

    public int minimumEffortPath(int[][] heights) {
        int m = heights.length, n = heights[0].length;
        p = new int[m * n];
        for (int i = 0; i < p.length; ++i) {
            p[i] = i;
        }
        List<int[]> edges = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < m; ++i) {
            for (int j = 0; j < n; ++j) {
                if (i < m - 1) {
                    edges.add(new int[]{Math.abs(heights[i][j] - heights[i + 1][j]), i * n + j, (i + 1) * n + j});
                }
                if (j < n - 1) {
                    edges.add(new int[]{Math.abs(heights[i][j] - heights[i][j + 1]), i * n + j, i * n + j + 1});
                }
            }
        }
        Collections.sort(edges, Comparator.comparingInt(a -> a[0]));
        for (int[] e : edges) {
            int i = e[1], j = e[2];
            p[find(i)] = find(j);
            if (find(0) == find(m * n - 1)) {
                return e[0];
            }
        }
        return 0;
    }

    private int find(int x) {
        if (p[x] != x) {
            p[x] = find(p[x]);
        }
        return p[x];
    }
}

C++

class Solution {
public:
    vector<int> p;

    int minimumEffortPath(vector<vector<int>>& heights) {
        int m = heights.size(), n = heights[0].size();
        p.resize(m * n);
        for (int i = 0; i < p.size(); ++i) p[i] = i;
        vector<vector<int>> edges;
        for (int i = 0; i < m; ++i)
        {
            for (int j = 0; j < n; ++j)
            {
                if (i < m - 1) edges.push_back({abs(heights[i][j] - heights[i + 1][j]), i * n + j, (i + 1) * n + j});
                if (j < n - 1) edges.push_back({abs(heights[i][j] - heights[i][j + 1]), i * n + j, i * n + j + 1});
            }
        }
        sort(edges.begin(), edges.end());
        for (auto e : edges)
        {
            int i = e[1], j = e[2];
            p[find(i)] = find(j);
            if (find(0) == find(m * n - 1)) return e[0];
        }
        return 0;
    }

    int find(int x) {
        if (p[x] != x) p[x] = find(p[x]);
        return p[x];
    }
};

Go

var p []int

func minimumEffortPath(heights [][]int) int {
	m, n := len(heights), len(heights[0])
	p = make([]int, m*n)
	for i := 0; i < len(p); i++ {
		p[i] = i
	}
	var edges [][]int
	for i := 0; i < m; i++ {
		for j := 0; j < n; j++ {
			if i < m-1 {
				s := []int{abs(heights[i][j] - heights[i+1][j]), i*n + j, (i+1)*n + j}
				edges = append(edges, s)
			}
			if j < n-1 {
				s := []int{abs(heights[i][j] - heights[i][j+1]), i*n + j, i*n + j + 1}
				edges = append(edges, s)
			}
		}
	}
	sort.Slice(edges, func(i, j int) bool {
		return edges[i][0] < edges[j][0]
	})
	for _, e := range edges {
		i, j := e[1], e[2]
		p[find(i)] = find(j)
		if find(0) == find(m*n-1) {
			return e[0]
		}
	}
	return 0
}

func find(x int) int {
	if p[x] != x {
		p[x] = find(p[x])
	}
	return p[x]
}

func abs(x int) int {
	if x > 0 {
		return x
	}
	return -x
}

...