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如何在python中跟踪二进制矩阵中1的所有唯一路径?

在Python中跟踪二进制矩阵中1的所有唯一路径,可以使用深度优先搜索(DFS)算法来实现。下面是一个完善且全面的答案:

深度优先搜索(DFS)是一种用于遍历或搜索图或树的算法。在二进制矩阵中,我们可以将每个1看作是一个节点,通过搜索相邻的1来找到所有的唯一路径。

以下是一个实现此功能的Python代码示例:

代码语言:txt
复制
def uniquePaths(matrix):
    if not matrix or not matrix[0]:
        return []
    
    m, n = len(matrix), len(matrix[0])
    paths = []
    
    def dfs(i, j, path):
        if i < 0 or i >= m or j < 0 or j >= n or matrix[i][j] != 1:
            return
        
        # 将当前节点添加到路径中
        path.append((i, j))
        
        # 如果到达目标节点,将路径添加到结果中
        if i == m-1 and j == n-1:
            paths.append(path[:])
        else:
            # 继续向下一个相邻节点搜索
            dfs(i+1, j, path)
            dfs(i, j+1, path)
        
        # 回溯,将当前节点从路径中移除
        path.pop()
    
    dfs(0, 0, [])
    return paths

这段代码中,我们定义了一个uniquePaths函数,它接受一个二进制矩阵作为输入,并返回所有唯一路径的列表。我们使用深度优先搜索算法来遍历矩阵中的每个节点,并将路径添加到结果中。

在主函数中,我们首先检查输入矩阵是否为空,然后获取矩阵的行数和列数。接下来,我们定义了一个内部的dfs函数,它接受当前节点的坐标(i, j)、当前路径path作为输入。

dfs函数中,我们首先检查当前节点是否越界或不是1,如果是,则直接返回。然后,我们将当前节点添加到路径中。如果当前节点是目标节点(即最后一个节点),我们将路径添加到结果中。否则,我们继续向下一个相邻节点搜索,即向下一个节点(i+1, j)和向右一个节点(i, j+1)递归调用dfs函数。

最后,我们在主函数中调用dfs函数,并将初始节点(0, 0)和空路径[]传递给它。最终,我们返回所有唯一路径的列表。

这是一个基本的实现,可以根据实际需求进行优化和扩展。例如,可以添加路径去重的逻辑,以避免重复的路径。此外,还可以使用动态规划等其他算法来解决该问题。

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