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87. 机器人能否返回原点:终极解密指南

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探索机器人的归途:能否返回原点?

前言

踏上算法探索之旅,我们来到了 LeetCode 87:机器人能否返回原点。这是一道经典算法题,考验着我们的算法思维和编码能力。面对机器人二维平面上复杂的路径,如何判断它能否最终回到起点?让我们深入探秘,揭开问题的本质,寻找破解之法。

机器人移动规律

要解开这个谜团,我们必须明晰机器人的移动规律。机器人遵循一系列指令进行移动,这些指令包含方向(上、下、左、右)和步数。我们的任务是判定机器人能否在执行完所有指令后回到原点。

模拟机器人移动

一种直观的解题思路是,我们模拟机器人的移动过程。首先,我们将原点视为一个坐标 (0, 0),然后根据指令逐一更新机器人的坐标。如果在任何时刻机器人的坐标回到 (0, 0),则表明它能够返回原点。否则,它将永远无法回到原点。

算法步骤

根据上述思路,我们可以设计以下算法步骤:

  1. 初始化机器人的坐标为 (0, 0)。
  2. 遍历指令数组。
  3. 对于每个指令,根据其方向和步数更新机器人的坐标。
  4. 如果机器人在任何时刻回到 (0, 0),则返回 true。
  5. 如果遍历完所有指令,机器人仍未回到 (0, 0),则返回 false。

代码示例

以下是该算法的 Python 示例代码:

def robot_can_return_to_origin(moves):
  """
  Determine if a robot can return to the origin after following a series of instructions.

  Args:
    moves (list[str]): A list of instructions for the robot.

  Returns:
    bool: True if the robot can return to the origin, False otherwise.
  """

  # Initialize the robot's coordinates to (0, 0).
  x = 0
  y = 0

  # Iterate over the instructions.
  for move in moves:
    # Update the robot's coordinates according to the instruction.
    if move == "U":
      y += 1
    elif move == "D":
      y -= 1
    elif move == "L":
      x -= 1
    elif move == "R":
      x += 1

    # If the robot has returned to the origin, return True.
    if x == 0 and y == 0:
      return True

  # If the robot has not returned to the origin, return False.
  return False

算法复杂度

该算法的时间复杂度主要由指令数组的长度 n 决定。我们遍历指令数组并执行恒定的更新操作,因此时间复杂度为 O(n)。

进阶优化

对于更复杂的情况,我们可以考虑优化算法。例如,我们可以使用哈希表来记录机器人访问过的坐标,从而避免重复计算。此外,我们可以探索其他高效的数据结构或算法来进一步提升性能。

结论

LeetCode 87:机器人能否返回原点,是一道考察算法思维和编码能力的经典题目。通过深入分析问题本质,我们设计了一个高效的算法,能够准确判定机器人能否返回原点。希望这篇文章能帮助大家更好地理解算法原理,并为未来的算法征程奠定坚实的基础。

常见问题解答

  1. 机器人的移动指令是否有限?
    是的,机器人移动指令有限,仅包含上、下、左、右四个方向。

  2. 机器人能否穿透障碍物?
    不,机器人不能穿透障碍物。

  3. 如果机器人起点不在原点,该算法还能否适用?
    可以,该算法可以适用于机器人起点在任意坐标的情况。

  4. 该算法在什么情况下会返回 false?
    当机器人执行完所有指令后,其坐标不为 (0, 0) 时,算法将返回 false。

  5. 算法是否考虑了机器人多次经过同一坐标的情况?
    是的,该算法考虑了机器人多次经过同一坐标的情况,并正确计算机器人的最终坐标。