Задача: 399. Evaluate Division
Сложность: medium

Вам дан массив пар переменных equations и массив вещественных чисел values, где equations[i] = [Ai, Bi] и values[i] представляют уравнение Ai / Bi = values[i]. Каждая Ai или Bi - это строка, представляющая одну переменную. Вам также даны некоторые запросы, где queries[j] = [Cj, Dj] представляет j-й запрос, в котором вы должны найти ответ для Cj / Dj = ?. Верните ответы на все запросы. Если ни один ответ не может быть определен, верните -1.0. Замечание: входные данные всегда действительны. Можно предположить, что вычисление запросов не приведет к делению на ноль и что противоречия нет. Примечание: Переменные, которые не встречаются в списке уравнений, являются неопределенными, поэтому для них ответ не может быть определен.

Пример:

Input: equations = [["a","b"],["b","c"]], values = [2.0,3.0], queries = [["a","c"],["b","a"],["a","e"],["a","a"],["x","x"]]
Output: [6.00000,0.50000,-1.00000,1.00000,-1.00000]

👨‍💻 Алгоритм:

1⃣Создание графа:
Представьте каждую переменную как узел в графе.
Используйте уравнения для создания ребер между узлами, где каждое ребро имеет вес, равный значению уравнения (Ai / Bi = values[i]).
Создайте также обратные ребра с обратным весом (Bi / Ai = 1 / values[i]).

2⃣Поиск пути:
Для каждого запроса используйте поиск в глубину (DFS) или поиск в ширину (BFS) для поиска пути от Cj до Dj.
Если путь найден, вычислите произведение весов вдоль пути, чтобы найти значение Cj / Dj.
Если путь не найден, верните -1.0.

3⃣Обработка запросов:
Пройдитесь по всем запросам и используйте граф для вычисления результатов каждого запроса.

😎 Решение:

class Solution {
    public double[] calcEquation(List<List<String>> equations, double[] values,
            List<List<String>> queries) {

        HashMap<String, HashMap<String, Double>> graph = new HashMap<>();

        for (int i = 0; i < equations.size(); i++) {
            List<String> equation = equations.get(i);
            String dividend = equation.get(0), divisor = equation.get(1);
            double quotient = values[i];

            if (!graph.containsKey(dividend))
                graph.put(dividend, new HashMap<String, Double>());
            if (!graph.containsKey(divisor))
                graph.put(divisor, new HashMap<String, Double>());

            graph.get(dividend).put(divisor, quotient);
            graph.get(divisor).put(dividend, 1 / quotient);
        }

        double[] results = new double[queries.size()];
        for (int i = 0; i < queries.size(); i++) {
            List<String> query = queries.get(i);
            String dividend = query.get(0), divisor = query.get(1);

            if (!graph.containsKey(dividend) || !graph.containsKey(divisor))
                results[i] = -1.0;
            else if (dividend == divisor)
                results[i] = 1.0;
            else {
                HashSet<String> visited = new HashSet<>();
                results[i] = backtrackEvaluate(graph, dividend, divisor, 1, visited);
            }
        }

        return results;
    }

    private double backtrackEvaluate(HashMap<String, HashMap<String, Double>> graph, String currNode, String targetNode, double accProduct, Set<String> visited) {

        visited.add(currNode);
        double ret = -1.0;

        Map<String, Double> neighbors = graph.get(currNode);
        if (neighbors.containsKey(targetNode))
            ret = accProduct * neighbors.get(targetNode);
        else {
            for (Map.Entry<String, Double> pair : neighbors.entrySet()) {
                String nextNode = pair.getKey();
                if (visited.contains(nextNode))
                    continue;
                ret = backtrackEvaluate(graph, nextNode, targetNode,
                        accProduct * pair.getValue(), visited);
                if (ret != -1.0)
                    break;
            }
        }

        visited.remove(currNode);
        return ret;
    }
}

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний