505. The Maze II

LeetCode medium original: C# #array #csharp #graph #leetcode #medium #queue #two-pointers
Task text is translated from Russian for the selected interface language. Code is left unchanged.

В лабиринте есть мячик с пустыми пространствами (обозначенными как 0) и стенами (обозначенными как 1). Мячик может перемещаться через пустые пространства, катясь вверх, вниз, влево или вправо, но он не остановится, пока не столкнется со стеной. Когда мячик останавливается, он может выбрать следующее направление.

Дан лабиринт размером m x n, начальная позиция мяча и пункт назначения, где start = [startrow, startcol] и destination = [destinationrow, destinationcol]. return кратчайшее расстояние, на которое мячик должен остановиться в пункте назначения. Если мячик не может остановиться в пункте назначения, return -1.

Расстояние — это количество пройденных пустых пространств мячиком от начальной позиции (исключительно) до пункта назначения (включительно).

Предположим, что границы лабиринта — это стены. В Exampleе ниже они не указаны.

Example:

Input: maze = [[0,0,1,0,0],[0,0,0,0,0],[0,0,0,1,0],[1,1,0,1,1],[0,0,0,0,0]], start = [0,4], destination = [4,4]

Output: 12

Explanation: One possible way is : left -> down -> left -> down -> right -> down -> right.

The length of the path is 1 + 1 + 3 + 1 + 2 + 2 + 2 = 12.

C# solution

matched/original
using System;
using System.Collections.Generic;
public class Solution {
    public int ShortestDistance(int[][] maze, int[] start, int[] destination) {
        int m = maze.Length, n = maze[0].Length;
        int[][] distance = new int[m][];
        for (int i = 0; i < m; i++) {
            distance[i] = new int[n];
            Array.Fill(distance[i], int.MaxValue);
        }
        distance[start[0]][start[1]] = 0;
        int[][] directions = new int[][] { new int[] { 0, 1 }, new int[] { 0, -1 }, new int[] { -1, 0 }, new int[] { 1, 0 } };
        Queue<int[]> queue = new Queue<int[]>();
        queue.Enqueue(start);
        
        while (queue.Count > 0) {
            int[] s = queue.Dequeue();
            foreach (var dir in directions) {
                int x = s[0] + dir[0], y = s[1] + dir[1], count = 0;
                while (x >= 0 && y >= 0 && x < m && y < n && maze[x][y] == 0) {
                    x += dir[0];
                    y += dir[1];
                    count++;
                }
                x -= dir[0];
                y -= dir[1];
                if (distance[s[0]][s[1]] + count < distance[x][y]) {
                    distance[x][y] = distance[s[0]][s[1]] + count;
                    queue.Enqueue(new int[] { x, y });
                }
            }
        }
        
        return distance[destination[0]][destination[1]] == int.MaxValue ? -1 : distance[destination[0]][destination[1]];
    }
}

C++ solution

auto-draft, review before submit
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// Auto-generated C++ draft from the C# solution. Review containers, LINQ and helper types before submit.
class Solution {
public:
    public int ShortestDistance(int[][] maze, vector<int>& start, vector<int>& destination) {
        int m = maze.size(), n = maze[0].size();
        int[][] distance = new int[m][];
        for (int i = 0; i < m; i++) {
            distance[i] = new int[n];
            Array.Fill(distance[i], int.MaxValue);
        }
        distance[start[0]][start[1]] = 0;
        int[][] directions = new int[][] { new int[] { 0, 1 }, new int[] { 0, -1 }, new int[] { -1, 0 }, new int[] { 1, 0 } };
        queue<int[]> queue = new queue<int[]>();
        queue.Enqueue(start);
        
        while (queue.size() > 0) {
            vector<int>& s = queue.Dequeue();
            foreach (var dir in directions) {
                int x = s[0] + dir[0], y = s[1] + dir[1], count = 0;
                while (x >= 0 && y >= 0 && x < m && y < n && maze[x][y] == 0) {
                    x += dir[0];
                    y += dir[1];
                    count++;
                }
                x -= dir[0];
                y -= dir[1];
                if (distance[s[0]][s[1]] + count < distance[x][y]) {
                    distance[x][y] = distance[s[0]][s[1]] + count;
                    queue.Enqueue(new int[] { x, y });
                }
            }
        }
        
        return distance[destination[0]][destination[1]] == int.MaxValue ? -1 : distance[destination[0]][destination[1]];
    }
}

Java solution

matched/original
public class Solution {
    public int shortestDistance(int[][] maze, int[] start, int[] dest) {
        int[][] distance = new int[maze.length][maze[0].length];
        for (int[] row: distance)
            Arrays.fill(row, Integer.MAX_VALUE);
        distance[start[0]][start[1]] = 0;
         int[][] dirs={{0, 1} ,{0, -1}, {-1, 0}, {1, 0}};
        Queue < int[] > queue = new LinkedList < > ();
        queue.add(start);
        while (!queue.isEmpty()) {
            int[] s = queue.remove();
            for (int[] dir: dirs) {
                int x = s[0] + dir[0];
                int y = s[1] + dir[1];
                int count = 0;
                while (x >= 0 && y >= 0 && x < maze.length && y < maze[0].length && maze[x][y] == 0) {
                    x += dir[0];
                    y += dir[1];
                    count++;
                }
                if (distance[s[0]][s[1]] + count < distance[x - dir[0]][y - dir[1]]) {
                    distance[x - dir[0]][y - dir[1]] = distance[s[0]][s[1]] + count;
                    queue.add(new int[] {x - dir[0], y - dir[1]});
                }
            }
        }
        return distance[dest[0]][dest[1]] == Integer.MAX_VALUE ? -1 : distance[dest[0]][dest[1]];
    }
}

JavaScript solution

matched/original
var shortestDistance = function(maze, start, destination) {
    const m = maze.length, n = maze[0].length;
    const distance = Array.from({ length: m }, () => Array(n).fill(Infinity));
    distance[start[0]][start[1]] = 0;
    const directions = [[0, 1], [0, -1], [-1, 0], [1, 0]];
    const queue = [start];
    
    while (queue.length) {
        const [sx, sy] = queue.shift();
        for (const [dx, dy] of directions) {
            let x = sx + dx, y = sy + dy, count = 0;
            while (x >= 0 && y >= 0 && x < m && y < n && maze[x][y] === 0) {
                x += dx;
                y += dy;
                count++;
            }
            x -= dx;
            y -= dy;
            if (distance[sx][sy] + count < distance[x][y]) {
                distance[x][y] = distance[sx][sy] + count;
                queue.push([x, y]);
            }
        }
    }
    
    const res = distance[destination[0]][destination[1]];
    return res === Infinity ? -1 : res;
};

Python solution

matched/original
from collections import deque

class Solution:
    def shortestDistance(self, maze: List[List[int]], start: List[int], destination: List[int]) -> int:
        m, n = len(maze), len(maze[0])
        distance = [[float('inf')] * n for _ in range(m)]
        distance[start[0]][start[1]] = 0
        directions = [(0, 1), (0, -1), (-1, 0), (1, 0)]
        queue = deque([start])
        
        while queue:
            s = queue.popleft()
            for dx, dy in directions:
                x, y, count = s[0] + dx, s[1] + dy, 0
                
                while 0 <= x < m and 0 <= y < n and maze[x][y] == 0:
                    x += dx
                    y += dy
                    count += 1
                
                x -= dx
                y -= dy
                
                if distance[s[0]][s[1]] + count < distance[x][y]:
                    distance[x][y] = distance[s[0]][s[1]] + count
                    queue.append([x, y])
        
        return -1 if distance[destination[0]][destination[1]] == float('inf') else distance[destination[0]][destination[1]]

Go solution

matched/original
func shortestDistance(maze [][]int, start []int, destination []int) int {
    m, n := len(maze), len(maze[0])
    distance := make([][]int, m)
    for i := range distance {
        distance[i] = make([]int, n)
        for j := range distance[i] {
            distance[i][j] = 1<<31 - 1
        }
    }
    distance[start[0]][start[1]] = 0
    directions := [][]int{{0, 1}, {0, -1}, {-1, 0}, {1, 0}}
    queue := [][]int{start}
    
    for len(queue) > 0 {
        s := queue[0]
        queue = queue[1:]
        for _, dir := range directions {
            x, y, count := s[0]+dir[0], s[1]+dir[1], 0
            for x >= 0 && y >= 0 && x < m && y < n && maze[x][y] == 0 {
                x += dir[0]
                y += dir[1]
                count++
            }
            x -= dir[0]
            y -= dir[1]
            if distance[s[0]] [s[1]]+count < distance[x][y] {
                distance[x][y] = distance[s[0]][s[1]] + count
                queue = append(queue, []int{x, y})
            }
        }
    }
    
    if distance[destination[0]][destination[1]] == 1<<31-1 {
        return -1
    }
    return distance[destination[0]][destination[1]]
}

Algorithm

Инициализация

Создайте array distance для хранения минимальных расстояний до каждой позиции, инициализируйте его большими значениями. Установите начальную позицию start на нулевое расстояние и добавьте её в очередь.

Обход лабиринта

Используйте очередь для выполнения обхода в ширину (BFS). Для каждой позиции извлеките из очереди текущую позицию и исследуйте все возможные направления до столкновения со стеной, отслеживая количество шагов.

Обновление расстояний

Если достигнутая новая позиция может быть достигнута меньшим numberм шагов, обновите distance и добавьте эту позицию в очередь. После завершения обхода return минимальное расстояние до пункта назначения или -1, если его нельзя достичь.

😎

Vacancies for this task

Active vacancies with overlapping task tags are shown.

All vacancies
There are no active vacancies yet.