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图论基本算法

时间:2023-03-04 18:11:37浏览次数:49  
标签:基本 图论 return parent int List 算法 find def

1、深度优先遍历(DFS)

 

 

2、广度优先遍历(BFS)

 

3、0-1BFS  -- (2290. 到达角落需要移除障碍物的最小数目

class Solution:
    def minimumObstacles(self, grid: List[List[int]]) -> int:
        m, n = len(grid), len(grid[0])
        dis = [[inf] * n for _ in range(m)]
        dis[0][0], q = 0, deque([(0, 0)])
        while q:
            i, j = q.popleft()
            for ni, nj in [(i + 1, j), (i - 1, j), (i, j + 1), (i, j - 1)]:
                if not 0 <= ni < m: continue
                if not 0 <= nj < n: continue
                g = grid[ni][nj]
                if dis[i][j] + g < dis[ni][nj]:
                    dis[ni][nj] = dis[i][j] + g
                    if g == 0: q.appendleft((ni, nj))
                    else: q.append((ni, nj))
        return dis[-1][-1]

4、最短路径算法-迪杰斯特拉(Dijkstra)算法 (使用堆)-- (1514. 概率最大的路径

class Solution:
    def maxProbability(self, n: int, edges: List[List[int]], succProb: List[float], start: int, end: int) -> float:
        m = defaultdict(list)
        for i, edge in enumerate(edges):
            m[edge[0]].append((edge[1], succProb[i]))
            m[edge[1]].append((edge[0], succProb[i]))
        
        q = [] 
        heappush(q, (-1, start))
        v = set()
        while q:
            p, i = heappop(q)
            if i == end: return -p
            if i in v: continue
            v.add(i)
            for j, np in m[i]:
                if j not in v:               
                     heappush(q, (p * np, j))
        return 0

5、并查集 -- (684. 冗余连接

class Solution:
    def findRedundantConnection(self, edges: List[List[int]]) -> List[int]:
        res = []
        parent = {}
        def find(i):
            if parent.get(i, i) != i:
                parent[i] = find(parent[i])
            return parent.get(i, i)

        def union(i, j):
            parent[find(i)] = find(j)

        for edge in edges:
            if find(edge[0]) == find(edge[1]):
                return edge
            else:
                union(edge[0], edge[1])
        return res

 6、拓扑排序 -- (207. 课程表

class Solution:
    def canFinish(self, numCourses: int, prerequisites: List[List[int]]) -> bool:
        edges = collections.defaultdict(list)
        indeg = [0] * numCourses

        for info in prerequisites:
            edges[info[1]].append(info[0])
            indeg[info[0]] += 1
        
        q = collections.deque([u for u in range(numCourses) if indeg[u] == 0])
        visited = 0

        while q:
            visited += 1
            u = q.popleft()
            for v in edges[u]:
                indeg[v] -= 1
                if indeg[v] == 0:
                    q.append(v)

        return visited == numCourses

8、欧拉回路 -- Hierholzer算法 -- (332. 重新安排行程

class Solution:
    def findItinerary(self, tickets: List[List[str]]) -> List[str]:
        def dfs(curr: str):
            while vec[curr]:
                tmp = heapq.heappop(vec[curr])
                dfs(tmp)
            stack.append(curr)

        vec = collections.defaultdict(list)
        for depart, arrive in tickets:
            vec[depart].append(arrive)
        for key in vec:
            heapq.heapify(vec[key])
        
        stack = list()
        dfs("JFK")
        return stack[::-1]

9、最小生成树 

(1)kruskal (基于边的算法,并查集 + 排序) -- (连接所有点的最小费用) 

class Solution:
    def minCostConnectPoints(self, points: List[List[int]]) -> int:
        parent = {}
        def find(a):
            if parent.get(a, a) != a:
                parent[a] = find(parent[a])
            return parent.get(a, a)
        
        def union(a, b):
            parent[find(a)] = find(b)
        
        get_dis = lambda x, y:abs(x[0] - y[0]) + abs(x[1] - y[1])
        dis_arr = []
        for i, x in enumerate(points):
            for j in range(i + 1, len(points)):
                y = points[j]
                dis_arr.append((get_dis(x, y), i, j))

        dis_arr.sort()
        res, n = 0, 0
        for dis, i, j in dis_arr:
            if find(i) != find(j):
                res += dis
                n += 1
                if n == len(points) - 1:
                    return res
                union(i, j)
        return res

(2)Prim算法 (基于顶点) -- (连接所有点的最小费用

class Solution:
    def minCostConnectPoints(self, points: List[List[int]]) -> int:
        res, n = 0, len(points)
        minHeap = []
        MST = set()
        heapq.heappush(minHeap, (0, tuple(points[0])))
        
        while minHeap and len(MST) < n:
            cost, x = heapq.heappop(minHeap)
            if x in MST:
                continue
            MST.add(x)
            res += cost

            for y in points:
                if tuple(y) not in MST:
                    heapq.heappush(minHeap, (abs(x[0] - y[0]) + abs(x[1] - y[1]), tuple(y)))
        
        return res

 10、连通性问题 --  tarjan算法 -- (1192. 查找集群内的关键连接

class Solution:
    def criticalConnections(self, n, connections):
        ans, low, d = [], [-1] * n, [[] for _ in range(n)]
        for i, j in connections:
            d[i].append(j)
            d[j].append(i)
        def tarjan(c, v, p):
            dfn = low[v] = c
            for i in d[v]:
                if i != p:
                    if low[i] == -1: 
                        c += 1
                        tarjan(c, i, v)
                        if low[i] > dfn:
                            ans.append([v, i])
                    low[v] = min(low[v], low[i])
        tarjan(0, 0, -1)
        return ans

 

标签:基本,图论,return,parent,int,List,算法,find,def
From: https://www.cnblogs.com/usaddew/p/17178009.html

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