最小基因变化

news2024/11/25 20:25:20

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。

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

思路

本题可以使用广度优先遍历和深度优先遍历求解，这里说一下广度优先遍历的思路。根据题目要求知道，当start === end的时候，基因不用变异，返回0。当end不包含在bank中时，end变异不合法，返回-1。我们以start为起始基因，遍历bank找到所有可以从start经过一次变异可以得到的基因数组，并在bank中标记这些基因，再以得到的基因数组为起点，遍历bank中未被标记的基因，找到新的可以一次变异的基因数组，直到新得到的基因组中包含end基因或新基因组为空，如解法一。

至于深度优先，这里就不再赘述了，参见解法二

解题

解法一

/**
 * @param {string} start
 * @param {string} end
 * @param {string[]} bank
 * @return {number}
 */
var minMutation = function (start, end, bank) {if (start === end) return 0;if (bank.indexOf(end) === -1) return -1;const n = bank.length;let min = 0;const bankFlag = new Array(n).fill(0);let starts = [start];while (starts.length) {min++;const nexts = [];for (let i = 0; i < starts.length; i++) {for (let j = 0; j < n; j++) {if (bankFlag[j] === 0) {let diff = 0;for (let k = 0; k < 8; k++) {if (starts[i][k] !== bank[j][k]) {diff++;if (diff > 1) {break;}}}if (diff === 1) {if (bank[j] === end) {return min;}bankFlag[j] = 1;nexts.push(bank[j]);}}}}starts = nexts;}return -1;
};

解法二

/**
 * @param {string} start
 * @param {string} end
 * @param {string[]} bank
 * @return {number}
 */
var minMutation = function (start, end, bank) {const excludes = [];const max = bank.length + 1;const map = new Map();map.set(end, 0);const isNext = (curr, next) => {let diff = 0;for (let j = 0; j < 8; j++) {if (curr[j] !== next[j]) {diff++;}}return diff === 1;};const fn = (word) => {if (map.has(word)) {return map.get(word);}let count = max;for (let i = 0; i < bank.length; i++) {if (!excludes.includes(i)) {const str = bank[i];if (isNext(word, str)) {excludes.push(i);count = Math.min(count, fn(str) + 1);excludes.pop();}}}count < max && map.set(word, count);return count;};let count = fn(start);return count >= max ? -1 : count;
};