Coursera普林斯顿大学算法下Week4：Boggle 拼字游戏

任务链接：http://coursera.cs.princeton.edu/algs4/assignments/boggle.html

这次任务给的需要实现的方法很少，完成本次任务关键在于理清思路，需要实现较多的私有方法。

需要自己设计单词树，将单词树中每个字符节点定义为一个类。

private static class Node  // 字典中节点类{private boolean isWord;  // 到达该节点是否为单词标志位private Node[] next = new Node[R];  // 该节点的后继节点}

该单词节点类有一个标志位，表示从头节点到该节点所构成字符序列为一个单词。next数组表示该字符之后接下来可能出现的26个字符节点类。

另外设计一个存储相邻节点下标的类，用于存储该节点在面板中相邻的8个（最多）方向的字符的下标，并用n标记真实数组的长度

private static class Adjacent  // 游戏面板相邻节点类{private int n = 0;  // 相邻节点数组长度private int[] neighbor = new int[8]; // 相邻节点}

设计步骤：

首先，我们需要为给定的单词词集设计成单词树。

然后对面板的字符采用DFS方法进行组成字符序列查找单词树。当查到单词树的叶子节点时就停止本次查找。和之前的DFS不同的时，在对mark数组进行处理的时候，在退出递归查找之前需将给位置mark设置为false，以便别的单词序列能包含该字符。

其中为了节省时间，需提前计算好每个位置上的字符相邻字符的下标。即利用上面的Adjacent类。

import edu.princeton.cs.algs4.In;
import edu.princeton.cs.algs4.SET;
import edu.princeton.cs.algs4.StdOut;public class BoggleSolver
{private static final int R = 26;  // A-Zprivate boolean[][] marked;  // 游戏面板遍历标志位private char[][] boardChar;  // 游戏面板存放字符private Adjacent[] adjacents;  // 相邻节点数组private int row;  // 行private int col;  // 列private Node root;  // 字典根节点private static class Node  // 字典中节点类{private boolean isWord;  // 到达该节点是否为单词标志位private Node[] next = new Node[R];  // 该节点的后继节点}private static class Adjacent  // 游戏面板相邻节点类{private int n = 0;  // 相邻节点数组长度private int[] neighbor = new int[8]; // 相邻节点}// 使用给定的字符串数组作为字典初始化数据结构。// （你可以假设字典中的每个单词只包含大写字母A到Z）。public BoggleSolver(String[] dictionary){if (dictionary == null)throw new java.lang.IllegalArgumentException("the string[] is null");// 依次添加进字典中for (int i = 0; i < dictionary.length; i++)addToDictionary(dictionary[i]);}// 将单词插入字典中private void addToDictionary(String word){if (word == null) throw new java.lang.IllegalArgumentException("the string is null");root = add(root, word, 0);}// 对单词的字符进行操作private Node add(Node x, String word, int d){if (x == null) x = new Node();if (d == word.length())   // 到达单词结尾时，在对应的字符节点处设置为是单词标志x.isWord = true;else {char c = word.charAt(d);x.next[c - 'A'] = add(x.next[c - 'A'], word, d + 1);}return x;}// 判断字典中是否有该单词private boolean contains(String word){if (word == null)throw new java.lang.IllegalArgumentException("the word is null");Node x = get(root, word, 0);if (x == null) return false;elsereturn x.isWord;}// 以递归方式查找单词// 当对应位置无字符时返回null，否则返回该字符节点private Node get(Node node, String word, int d){if (node == null) // 字典中该位置没有字符存储return null;else {if (d < word.length()) {  // 递归查找下一节点char c = word.charAt(d);return get(node.next[c - 'A'], word, d + 1);}elsereturn node;}}// 返回给定的BogGrand板中所有有效单词的集合，作为一个迭代。public Iterable<String> getAllValidWords(BoggleBoard board){if (board == null) throw new java.lang.IllegalArgumentException("the board is null");// 减少内存if (row != board.rows() || col != board.cols()) {row = board.rows(); // 行col = board.cols(); // 列marked = new boolean[row][col]; // 面板标志位boardChar = new char[row][col]; // 面板字符位computeAdj(); // 计算相邻位置的下标}for (int i = 0; i < row; i++)  // 行for (int j = 0; j < col; j++) // 列boardChar[i][j] = board.getLetter(i, j); // 拷贝字母SET<String> words = DFS();return words;}// 计算相邻位置的下标private void computeAdj(){adjacents = new Adjacent[row * col];  // 相邻节点数组for (int i = 0; i < row; i++) {  // 行for (int j = 0; j < col; j++) {  // 列int index = i * col + j;adjacents[index] = new Adjacent(); // adj[index].neineighbor[k]表示 临近节点的下标if (i > 0) // 上 {// 左上if (j > 0)  adjacents[index].neighbor[adjacents[index].n++] = (i - 1) * col + j - 1;// 正上adjacents[index].neighbor[adjacents[index].n++] = (i - 1) * col + j;// 右上if (j < col -1) adjacents[index].neighbor[adjacents[index].n++] = (i - 1) * col + j + 1;}// 右if (j < col -1) adjacents[index].neighbor[adjacents[index].n++] = i * col + j + 1;if (i < row -1) // 下 {// 右下if (j < col -1) {adjacents[index].neighbor[adjacents[index].n++] = (i + 1) * col + j + 1;}// 正下adjacents[index].neighbor[adjacents[index].n++] = (i + 1) * col + j;// 左下if (j > 0) adjacents[index].neighbor[adjacents[index].n++] = (i + 1) * col + j - 1;}// 左if (j > 0) adjacents[index].neighbor[adjacents[index].n++] = i * col + j - 1;}}}// 深度优先遍历搜索private SET<String> DFS(){SET<String> words = new SET<>(); // 用于存放找到的单词for (int i = 0; i < row; i++) for (int j = 0; j < col; j++) DFS(i, j, new StringBuilder(), words, root);return words;}// 深度优先搜索面板private void DFS(int indexi, int indexj, StringBuilder pre, SET<String> words, Node node){char c = boardChar[indexi][indexj];Node next = node.next[c - 'A'];if (c == 'Q' && next != null) next = next.next['U' - 'A'];if (next == null)return;if (c == 'Q') // QU问题pre.append("QU");elsepre.append(c);String string = pre.toString();if (pre.length() > 2 && next.isWord) // 是单词words.add(string);marked[indexi][indexj] = true;for (int i = 0; i < adjacents[indexi * col + indexj].n; i++) {int indexk = adjacents[indexi * col + indexj].neighbor[i]; //相邻节点的下标int indexrow = indexk / col; // 该下标的节点所在行int indexcol = indexk % col; // 该下标节点所在的列if (!marked[indexrow][indexcol]) DFS(indexrow, indexcol, new StringBuilder(pre), words, next);}marked[indexi][indexj] = false; // 以便别的单词能继续查找}// 如果它在字典中返回给定单词的分数，否则为零。// （你可以假设这个词只包含大写字母A到Z）。public int scoreOf(String word){if (word == null) throw new java.lang.IllegalArgumentException("the word is null");if (!contains(word)) return 0;if (word.length() <= 2) return 0;else if (word.length() <= 4)return 1;else if (word.length() == 5) return 2;else if (word.length() == 6) return 3;else if (word.length() == 7) return 5;else return 11;             }public static void main(String[] args) {In in = new In(args[0]);String[] dictionary = in.readAllStrings();BoggleSolver solver = new BoggleSolver(dictionary);BoggleBoard board = new BoggleBoard(args[1]);int score = 0;for (String word : solver.getAllValidWords(board)) {StdOut.println(word);score += solver.scoreOf(word);}StdOut.println("Score = " + score);}
}

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