程序员面试金典 - 面试题 16.22. 兰顿蚂蚁（deque模拟）

1. 题目

一只蚂蚁坐在由白色和黑色方格构成的无限网格上。
开始时，网格全白，蚂蚁面向右侧。
每行走一步，蚂蚁执行以下操作。

• (1) 如果在白色方格上，则翻转方格的颜色，向右(顺时针)转 90 度，并向前移动一个单位。
• (2) 如果在黑色方格上，则翻转方格的颜色，向左(逆时针方向)转 90 度，并向前移动一个单位。

编写程序来模拟蚂蚁执行的前 K 个动作，并返回最终的网格。

网格由数组表示，每个元素是一个字符串，代表网格中的一行，
黑色方格由 ‘X’ 表示，白色方格由 ‘_’ 表示，
蚂蚁所在的位置由 ‘L’, ‘U’, ‘R’, ‘D’ 表示，分别表示蚂蚁 左、上、右、下 的朝向。
只需要返回能够包含蚂蚁走过的所有方格的最小矩形。

示例 1:
输入: 0
输出: ["R"]

示例 2:
输入: 2
输出:
[
  "_X",
  "LX"
]

示例 3:
输入: 5
输出:
[
  "_U",
  "X_",
  "XX"
]

说明：
K <= 100000

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/langtons-ant-lcci
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2. 解题

兰顿蚂蚁解释
据说最后会变成这样的图形，有意思！！！

2.1 超时解

K = 100000, 超时，string.insert 操作造成数据搬移，性能不高

class Solution {
	vector<string> ans = {"_"};
    					// 右  下  左  上
    vector<char> dirCh = {'R','D','L','U'};
public:
    vector<string> printKMoves(int K) {
        int x = 0, y = 0, d = 0, columns = 1;
        while(K--)
        	update(x,y,d,columns);//更新k步的地图
        ans[x][y] = dirCh[d];//最后的位置填方向
        return ans;
    }

    void update(int& x, int& y, int& d, int& columns) 
    {
    	char ch = ans[x][y];
    	ans[x][y] = (ch=='_' ? 'X' : '_');//反转颜色
    	d = (ch=='_' ? (d+1)%4 : (d+3)%4);//转向
    	if(d==0)//R
    	{
    		y++;
    		if(y == ans[x].size())//需要开新的地图，右侧加列
    		{
    			for(string& s : ans)
    				s += '_';
    			columns++;
    		}
    	}
    	else if(d==1)//D
    	{
    		x++;
    		if(x == ans.size())//需要开新的地图，下面加行
    			ans.push_back(string(columns,'_'));
    	}
    	else if(d==2)//L
    	{
    		y--;
    		if(y<0)//需要开新的地图，左侧加列
    		{
    			y = 0;
    			for(string& s : ans)
    				s = '_'+ s;
    			columns++;
    		}
    	}
    	else//U
    	{
    		x--;
    		if(x<0)//需要开新的地图，上面加行
    		{
    			x = 0;
    			ans.insert(ans.begin(),string(columns,'_'));
    		}
    	}
    }
};

2.2 deque解题

• 采用双端队列，减少数据搬移操作

class Solution {
	deque<deque<char>> ans = {{'_'}};
    					// 右  下  左  上
    vector<char> dirCh = {'R','D','L','U'};
public:
    vector<string> printKMoves(int K) {
        int x = 0, y = 0, d = 0, columns = 1, i = 0;
        while(K--)
        	update(x,y,d,columns);//更新k步的地图
        ans[x][y] = dirCh[d];//最后的位置填方向
        vector<string> res(ans.size());
        string str;
        for(auto& dq : ans)
        {
            str = "";
            for(char ch : dq)
                str += ch;
            res[i++] = str;
        }
        return res;
    }

    void update(int& x, int& y, int& d, int& columns) 
    {
    	char ch = ans[x][y];
    	ans[x][y] = (ch=='_' ? 'X' : '_');//反转颜色
    	d = (ch=='_' ? (d+1)%4 : (d+3)%4);//转向
    	if(d==0)//R
    	{
    		y++;
    		if(y == ans[x].size())//需要开新的地图，右侧加列
    		{
    			for(auto& s : ans)
    				s.push_back('_');
    			columns++;
    		}
    	}
    	else if(d==1)//D
    	{
    		x++;
    		if(x == ans.size())//需要开新的地图，下面加行
    			ans.push_back(deque<char>(columns,'_'));
    	}
    	else if(d==2)//L
    	{
    		y--;
    		if(y<0)//需要开新的地图，左侧加列
    		{
    			y = 0;
    			for(auto& s : ans)
    				s.push_front('_');
    			columns++;
    		}
    	}
    	else//U
    	{
    		x--;
    		if(x<0)//需要开新的地图，上面加行
    		{
    			x = 0;
    			ans.push_front(deque<char>(columns,'_'));
    		}
    	}
    }
};

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