【LeetCode: 433. 最小基因变化 + BFS】

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🚀 算法题 🚀

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🍔 目录

- 🚩 题目链接
- ⛲ 题目描述
- 🌟 求解思路&实现代码&运行结果
- - ⚡ BFS
  - - 🥦 求解思路
    - 🥦 实现代码
    - 🥦 运行结果
- 💬 共勉

🚩 题目链接

433. 最小基因变化

⛲ 题目描述

基因序列可以表示为一条由 8 个字符组成的字符串，其中每个字符都是 ‘A’、‘C’、‘G’ 和 ‘T’ 之一。

假设我们需要调查从基因序列 start 变为 end 所发生的基因变化。一次基因变化就意味着这个基因序列中的一个字符发生了变化。

例如，“AACCGGTT” --> “AACCGGTA” 就是一次基因变化。
另有一个基因库 bank 记录了所有有效的基因变化，只有基因库中的基因才是有效的基因序列。（变化后的基因必须位于基因库 bank 中）

给你两个基因序列 start 和 end ，以及一个基因库 bank ，请你找出并返回能够使 start 变化为 end 所需的最少变化次数。如果无法完成此基因变化，返回 -1 。

注意：起始基因序列 start 默认是有效的，但是它并不一定会出现在基因库中。

示例 1：

输入：start = “AACCGGTT”, end = “AACCGGTA”, bank = [“AACCGGTA”]
输出：1
示例 2：

输入：start = “AACCGGTT”, end = “AAACGGTA”, bank = [“AACCGGTA”,“AACCGCTA”,“AAACGGTA”]
输出：2
示例 3：

输入：start = “AAAAACCC”, end = “AACCCCCC”, bank = [“AAAACCCC”,“AAACCCCC”,“AACCCCCC”]
输出：3

提示：

start.length == 8
end.length == 8
0 <= bank.length <= 10
bank[i].length == 8
start、end 和 bank[i] 仅由字符 [‘A’, ‘C’, ‘G’, ‘T’] 组成

🌟 求解思路&实现代码&运行结果

⚡ BFS

🥦 求解思路

题目要求我们将一个基因序列 A 变化至另一个基因序列 B，在变化的过程中需要满足以下条件：

序列 A 与序列 B 之间只有一个字符不同；
变化字符只能从 ‘A’, ‘C’, ‘G’, ‘T‘中进行选择；
变换后的序列 B 一定要在字符串数组 bank中。

然后，我们通过bfs来尝试所有的可能，具体来说就是，先从A开始，然后判断A中的每一个字符，尝试是否可以替换为 ‘A’, ‘C’, ‘G’, ‘T‘，也就是替换一次后，bank中是否存在，如果存在，加入到队列中，如果不存在，继续向后判断。
有了基本的思路，接下来我们就来通过代码来实现一下。

🥦 实现代码

java">class Solution {
    public int minMutation(String start, String end, String[] bank) {
        Set<String> cnt = new HashSet<String>();
        Set<String> visited = new HashSet<String>();
        char[] keys = { 'A', 'C', 'G', 'T' };
        for (String w : bank) {
            cnt.add(w);
        }
        if (start.equals(end)) {
            return 0;
        }
        if (!cnt.contains(end)) {
            return -1;
        }
        Queue<String> queue = new ArrayDeque<String>();
        queue.offer(start);
        visited.add(start);
        int step = 1;
        while (!queue.isEmpty()) {
            int sz = queue.size();
            for (int i = 0; i < sz; i++) {
                String curr = queue.poll();
                for (int j = 0; j < curr.length(); j++) {
                    for (int k = 0; k < 4; k++) {
                        if (keys[k] != curr.charAt(j)) {
                            StringBuffer sb = new StringBuffer(curr);
                            sb.setCharAt(j, keys[k]);
                            String next = sb.toString();
                            if (!visited.contains(next) && cnt.contains(next)) {
                                if (next.equals(end)) {
                                    return step;
                                }
                                queue.offer(next);
                                visited.add(next);
                            }
                        }
                    }
                }
            }
            step++;
        }
        return -1;
    }
}