我会用启发式的方式引导你思考,帮助你构建解题的“思维路径”。
🌟 第一步:理解题目背景与关键条件
我们有 $ n $ 个房间排成一列,从左到右编号为
1
1 到
�
n,相邻房间之间有一道门。
其中有 $ m $ 道门是上锁的(即连接房间
�
x 和
�
+
1
x+1 的门),其余可以自由通行。
每把锁对应的钥匙藏在某个房间
�
y 中。
小 H 要从
�
�
S
i
出发走到
�
�
T
i
,他能走的前提是他能拿到所有必需的钥匙,并且能通过这些门。
🔑 关键点来了:只有对应的锁!
但注意:人进入的房间去拿钥匙——这就形成了一个“依赖循环”:要开门 → 需要钥匙 → 钥匙在某个房间里 → 要进那个房间可能又要开别的门!
所以问题的本质是:
给定一系列“锁的位置”和“钥匙位置”,判断从起点是否能获取所需的所有钥匙并打开必要的门?
🔍 第二步:分析样例,观察规律
我们来看第一组样例:
5 4 5
1 3 → 房间1和2之间的门,钥匙在房间3
2 2 → 房间2和3之间的门,钥匙在房间2
3 1 → 房间3和4之间的门,钥匙在房间1
4 4 → 房间4和5之间的门,钥匙在房间4
然后询问:
2→5:YES
3→5:NO
4→5:YES
2→1:YES
3→1:NO
试着模拟一下第一个查询:从2出发到5。
路径是:2 → 3 → 4 → 5
需要打开的门是:2→3(锁在2)、3→4(锁在1)、4→5(锁在4)
在房间2时,已经有钥匙2(对应门2-3)→ 可以开
进入3后,还没法拿钥匙1(在房间1),但要去4必须开3-4这扇门
所以除非我们能先拿到钥匙1,否则不能过去
等等……但我们是从2开始往右走的,现在在3,还没法回1啊?那怎么拿钥匙?
但是结果却是 YES —我们可以在不提前拿到某些钥匙的情况下继续前进?**
不对,这说明我们的理解有问题!
再仔细想想:是不是只要最终能到达包含钥匙的房间,并且整个路径上的锁都能被满足?
或者反过来想:能不能设计一种机制,表示“当前已掌握哪些钥匙”?
但这会带来状态爆炸:最多有
�
m 把钥匙,状态数可能是
2
�
2
m
,而
�
m 可达,显然不行。
所以我们必须寻找更聪明的办法!
💡 第三步:换个角度思考 —— “可达性”的本质是什么?
考虑这样一个事实:
你可以自由穿过未上锁的门;对于上锁的门,你只有在拥有钥匙的前提下才能通过。
但关键是:钥匙在房间里,而你要进入房间才能拿到钥匙。
于是出现两种情况:
如果你想从左往右走,遇到一道锁,而钥匙在左边某个你已经访问过的房间 → OK,你已经有钥匙了
如果钥匙在右边 → 那你暂时没有钥匙,无法开门 → 卡住
但如果钥匙在更远的右边,你根本过不去,那就永远拿不到钥匙 → 死路
但这似乎暗示了一种“前向依赖”关系。
不过,请注意:人是可以来回走动的吗?
题目回头,所以我们默认:一旦你能到达某个房间,就可以在已连通的区域自由移动。
也就是说:当你拿到一把钥匙后,可能会解锁新的门,从而扩展你的活动范围。
这就像是一个“逐步扩张的连通块”过程。
⚙️ 第四步:建模为动态可达性问题
我们可以把这个问题看作是一个增量连通性问题:
初始时,你能到达的房间集合是你出发的房间。
当你在某个房间时,你会自动获得该房间里的所有钥匙。
拿到一把钥匙后,如果它对应某扇锁,且你现在就在那扇门旁边,就可以尝试开门,进而进入新房间。
新房间又带来新钥匙……如此循环,直到无法再扩展。
这听起来像什么算法?
👉 是的!BFS 或 DFS 扩展连通区域,只不过这里的“边”是否可通行取决于你是否持有对应钥匙。
但问题是:钥匙和门是一一对应的,只出现在特定位置(房间
�
x 和
�
+
1
x+1 之间)。
🧩 第五步:数据结构的设计思考
我们需要记录门是上锁的?可以用数组 lock[x] = true 表示
�
x 与
�
+
1
x+1 之间有锁
每把锁的钥匙在哪里?可以用 key[x] = y 表示门
�
→
�
+
1
x→x+1 的钥匙在房间
�
y
每个房间有哪些钥匙?可以建立一个列表 room_keys[i]:存储这个房间中的钥匙所对应的门编号(也就是哪个 x 的锁)
例如,输入 1 3 表示门1(连接1-2)的钥匙在房间3 → 那么我们就应该把 door_id=1 加入 room_keys[3]
这样,当我们进入房间3时,就知道自己获得了可以打开门1的钥匙。
🔗 第六步:如何判断一次查询是否可行?
给定一次查询
�
→
�
S→T,我们要判断是否可以从
�
S 走到这样做:
维护一个布尔数组 visited[i] 表示是否能到达房间
�
i
使用队列进行 BFS/DFS 扩展
初始将
�
S 加入队列,标记为已访问
每次访问一个房间
�
i:
收集该房间内的所有钥匙(即 room_keys[i] 中的门编号)
对于每个这样的门
�
d(比如 d=3,表示3和4之间的门):
如果这个门还没有被打开(可用一个数组 unlocked[d] 记录),就尝试“打开”
打开后,意味着你现在可以穿越
�
↔
�
+
1
d↔d+1
于是你可以 进入
�
+
1
d+1,或从
�
+
1
d+1 - 所以检查两边的房间是否已被访问,若有一边未访问,则加入队列
最终检查 visited[T] 是否为真
这个方法叫做“事件触发式扩展”——拿到钥匙 → 触发开门 → 触发新房间可达 → 拿到更多钥匙……
这正是解决这类“依赖型图遍历”的标准思路。
###度考量(非常重要!)
题目中
�
,
�
≤
1
0
6
n,p≤10
6
如果我们对每一个查询都做一次 BFS,最坏情况下每次 BFS
�
(
�
)
O(N),总共
�
(
�
⋅
�
)
1
0
12
O(p⋅n)=10
12
,显然必须思考:
能不能预处理一些信息,使得每个查询快速回答?
或者> 是否存在某种区间性质或单调性?
门是有顺序的(按位置排列)**,房间也是线性的。
有没有可能使用并查集(Union-Find)维护连通性?
或者利用“钥匙位置”与“门位置决策?
比如:
如果门
�
x 的钥匙在
≤
�
≤x 的房间,那么从左往右走时,有可能在到达门前就已经拿到钥匙
如果钥匙在
>
�
> x 的房间,那你必须先能进入右边才能拿钥匙,但你要开门才能进右边 —— 死锁!
> 这提示我们:某些门本质上是不可逾越的,除非你能从另一侧进入
进一步地,我们可以考虑:
对于每个锁
�
x,如果它的钥匙在
�
y,那么:
若
�
≤
�
y≤x,则从左侧接近时可能已有钥匙(乐观)
若
�
>
�
y>x,则必须先进入右侧才能拿钥匙,意味着你只能从右边进入这段区域
这就像设置了“单向通行”的限制。
类似的观察也适用于反方向。
###的思路线索:
思路 特点 适用性
直接模拟 BFS 扩展 正确但慢 单次查询可接受,多查询超时
利用钥匙与门位置的关系判断可达性 快速但需验证逻辑 可能用于预处理
并查集 + 按钥匙顺序合并 高效 有潜力优化到接近线性
🤔 引导你进一步探索的问题:
我给你留下几个思考题,帮助你深入挖掘:
假设所有钥匙都在其对应门的左侧(即 key[x] ≤ x),那么从左往右走会不会总是顺利?为什么?
如果一把锁的钥匙在其右侧(key[x] > x),这意味着什么?你能否从左边直接通过这扇门?如果不能,那你必须怎样才能通过?
考虑整个房间序列,是否存在一些“断点”(即使得左右无法互通的锁)?这些断点的特征是什么?
4.哪些门构成了“不可从左进入”的屏障,能否计算出每个房间向左/向右最远能到达哪里?**
能否对所有房间预处理出“左边界”和“右边界”——即从该房间出发最远能到达的左右端点?如何高效更新?
📘 推荐的学习方向
为了彻底掌握此类问题,建议你研究以下知识点:
并查集(Union-Find):用于动态维护连通性
离线查询处理:将多个查询排序后统一处理
拓扑序思想 / 依赖图:钥匙
BFS 扩展状态图:常见于“隐式图搜索”类题目
扫描线算法:按位置顺序处理事件
🧭 下一步行动建议
你可以先尝试写出一个暴力版本的 BFS 解法(针对单个查询),跑通两个样例。
虽然它会在大数据上超时,但它能帮你验证理解是否正确。
然后思考:
如何将多个查询共享信息?能否一次性处理所有钥匙的影响?
或者:
能否按照钥匙的位置从小到大依次“解锁”门,并用并查集合并房间?
如果你愿意,可以把你的初步想法写下来,比如伪代码或思路草稿,我可以继续帮你点评和完善。
记住:优秀的算法不是一下子想到的,而是一步步逼近的。
加油!你已经在正确的道路上了。