LeetCode：433. 最小基因变化

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433. 最小基因变化

问题描述

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

输入：start = "AACCGGTT", end = "AACCGGTA", bank = ["AACCGGTA"]
输出：1

输入：start = "AACCGGTT", end = "AAACGGTA", bank = ["AACCGGTA","AACCGCTA","AAACGGTA"]
输出：2

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

解题思路

可以用广度优先搜索的思路进行解题，尝试所有可能的基因变化，直到找到最少的变化次数。

代码示例（JAVA）

class Solution {
    public static int minMutation(String start, String end, String[] bank) {
        Set<String> bankSet = new HashSet<>();
        Set<String> visited = new HashSet<>();
        for (String str : bank) {
            bankSet.add(str);
        }
        // 如果end不在bank中，无法完成
        if (!bankSet.contains(end)) {
            return -1;
        }
        // 如果 start = end，返回0
        if (start.equals(end)) {
            return 0;
        }

        char[] chars = {'A', 'C', 'G', 'T'};
        int count = 0;
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(start);
        while (!queue.isEmpty()) {
            count++;
            int curSize = queue.size();
            for (int i = 1; i <= curSize; i++) {
                String str = queue.poll();
                for (int j = 0; j < 8; j++) {
                    for (int z = 0; z <= 3; z++) {
                        if (str.charAt(j) != chars[z]) {
                            StringBuilder newStr = new StringBuilder(str);
                            newStr.setCharAt(j, chars[z]);
                            if (!visited.contains(newStr.toString()) && bankSet.contains(newStr.toString())) {
                                // 和end匹配上了
                                if (end.equals(newStr.toString())) {
                                    return count;
                                }
                                queue.offer(newStr.toString());
                                visited.add(newStr.toString());
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }

        return -1;
    }
}