最近我一直在iPhone上玩一款名为《Scramble》的游戏。有些人可能知道这个游戏叫拼字游戏。从本质上讲,当游戏开始时,你会得到一个字母矩阵:

F X I E
A M L O
E W B X
A S T U

The goal of the game is to find as many words as you can that can be formed by chaining letters together. You can start with any letter, and all the letters that surround it are fair game, and then once you move on to the next letter, all the letters that surround that letter are fair game, except for any previously used letters. So in the grid above, for example, I could come up with the words LOB, TUX, SEA, FAME, etc. Words must be at least 3 characters, and no more than NxN characters, which would be 16 in this game but can vary in some implementations. While this game is fun and addictive, I am apparently not very good at it and I wanted to cheat a little bit by making a program that would give me the best possible words (the longer the word the more points you get).

(来源:boggled.org)

不幸的是,我不太擅长算法或它们的效率等等。我的第一次尝试使用一个像这样的字典(约2.3MB),并进行线性搜索,试图匹配字典条目的组合。这需要花费很长时间来找到可能的单词,因为你每轮只有2分钟的时间,这是不够的。

我很有兴趣看看是否有任何Stackoverflowers可以提出更有效的解决方案。我主要是在寻找使用三大p的解决方案:Python、PHP和Perl,尽管任何使用Java或c++的东西也很酷,因为速度是至关重要的。

目前的解决方案:

Adam Rosenfield, Python, ~20岁 John Fouhy, Python, ~3秒 Kent Fredric, Perl, ~1s Darius Bacon, Python, ~1s rvarcher, VB。净,~ 1 s Paolo Bergantino, PHP(实时链接),~5s(本地~2s)


当前回答

你可以把这个问题分成两部分:

某种搜索算法可以在网格中列举出可能的字符串。 一种测试字符串是否是有效单词的方法。

理想情况下,(2)还应该包括一种测试字符串是否是有效单词前缀的方法——这将允许您精简搜索并节省大量时间。

亚当·罗森菲尔德(Adam Rosenfield)的Trie是(2)的一个解决方案。它很优雅,可能是算法专家的首选,但有了现代语言和现代计算机,我们可能会更懒一点。此外,正如Kent所建议的,我们可以通过丢弃网格中没有字母的单词来减少字典的大小。这是一些蟒蛇:

def make_lookups(grid, fn='dict.txt'):
    # Make set of valid characters.
    chars = set()
    for word in grid:
        chars.update(word)

    words = set(x.strip() for x in open(fn) if set(x.strip()) <= chars)
    prefixes = set()
    for w in words:
        for i in range(len(w)+1):
            prefixes.add(w[:i])

    return words, prefixes

哇;常数时间前缀测试。加载你链接的字典需要几秒钟,但只有几秒钟:-)(注意words <= prefixes)

现在,对于第(1)部分,我倾向于用图表来思考。所以我将创建一个像这样的字典:

graph = { (x, y):set([(x0,y0), (x1,y1), (x2,y2)]), }

例如,graph[(x, y)]是你从位置(x, y)可以到达的坐标集。我还将添加一个虚拟节点None,它将连接到所有东西。

构建它有点笨拙,因为有8个可能的位置,你必须做边界检查。下面是一些相应笨拙的python代码:

def make_graph(grid):
    root = None
    graph = { root:set() }
    chardict = { root:'' }

    for i, row in enumerate(grid):
        for j, char in enumerate(row):
            chardict[(i, j)] = char
            node = (i, j)
            children = set()
            graph[node] = children
            graph[root].add(node)
            add_children(node, children, grid)

    return graph, chardict

def add_children(node, children, grid):
    x0, y0 = node
    for i in [-1,0,1]:
        x = x0 + i
        if not (0 <= x < len(grid)):
            continue
        for j in [-1,0,1]:
            y = y0 + j
            if not (0 <= y < len(grid[0])) or (i == j == 0):
                continue

            children.add((x,y))

这段代码还建立了一个字典映射(x,y)到相应的字符。这让我把一个位置列表转换成一个单词:

def to_word(chardict, pos_list):
    return ''.join(chardict[x] for x in pos_list)

最后,我们进行深度优先搜索。基本程序是:

搜索到达一个特定的节点。 检查到目前为止的路径是否可能是单词的一部分。如果不是,就不要进一步探索这个分支。 检查到目前为止的路径是否是一个单词。如果是,则添加到结果列表中。 探索迄今为止所有孩子未走的路。

Python:

def find_words(graph, chardict, position, prefix, results, words, prefixes):
    """ Arguments:
      graph :: mapping (x,y) to set of reachable positions
      chardict :: mapping (x,y) to character
      position :: current position (x,y) -- equals prefix[-1]
      prefix :: list of positions in current string
      results :: set of words found
      words :: set of valid words in the dictionary
      prefixes :: set of valid words or prefixes thereof
    """
    word = to_word(chardict, prefix)

    if word not in prefixes:
        return

    if word in words:
        results.add(word)

    for child in graph[position]:
        if child not in prefix:
            find_words(graph, chardict, child, prefix+[child], results, words, prefixes)

运行代码如下:

grid = ['fxie', 'amlo', 'ewbx', 'astu']
g, c = make_graph(grid)
w, p = make_lookups(grid)
res = set()
find_words(g, c, None, [], res, w, p)

检查保留区,看看答案。下面是为你的例子找到的单词列表,按大小排序:

 ['a', 'b', 'e', 'f', 'i', 'l', 'm', 'o', 's', 't',
 'u', 'w', 'x', 'ae', 'am', 'as', 'aw', 'ax', 'bo',
 'bu', 'ea', 'el', 'em', 'es', 'fa', 'ie', 'io', 'li',
 'lo', 'ma', 'me', 'mi', 'oe', 'ox', 'sa', 'se', 'st',
 'tu', 'ut', 'wa', 'we', 'xi', 'aes', 'ame', 'ami',
 'ase', 'ast', 'awa', 'awe', 'awl', 'blo', 'but', 'elb',
 'elm', 'fae', 'fam', 'lei', 'lie', 'lim', 'lob', 'lox',
 'mae', 'maw', 'mew', 'mil', 'mix', 'oil', 'olm', 'saw',
 'sea', 'sew', 'swa', 'tub', 'tux', 'twa', 'wae', 'was',
 'wax', 'wem', 'ambo', 'amil', 'amli', 'asem', 'axil',
 'axle', 'bleo', 'boil', 'bole', 'east', 'fame', 'limb',
 'lime', 'mesa', 'mewl', 'mile', 'milo', 'oime', 'sawt',
 'seam', 'seax', 'semi', 'stub', 'swam', 'twae', 'twas',
 'wame', 'wase', 'wast', 'weam', 'west', 'amble', 'awest',
 'axile', 'embox', 'limbo', 'limes', 'swami', 'embole',
 'famble', 'semble', 'wamble']

代码需要(字面上的)几秒钟来加载字典,但其余的在我的机器上是立即完成的。

其他回答

我很快完美地解决了这个问题。我把它放进了一个安卓应用程序。在play store链接中查看视频,看看它是如何运作的。

单词作弊是一个应用程序,“破解”任何矩阵风格的文字游戏。这个应用程序 来帮我在文字混淆器上作弊。它可以用于单词搜索, 沙沙,单词,单词查找器,单词破解,拼字游戏,和更多!

在这里可以看到 https://play.google.com/store/apps/details?id=com.harris.wordcracker

在视频中查看应用程序的操作 https://www.youtube.com/watch?v=DL2974WmNAI

首先,阅读c#语言设计师如何解决一个相关问题: http://blogs.msdn.com/ericlippert/archive/2009/02/04/a-nasality-talisman-for-the-sultana-analyst.aspx。

像他一样,您可以从字典开始,并通过从字母排序的字母数组到可以根据这些字母拼写的单词列表创建字典来规范化单词。

接下来,开始从黑板上创建可能的单词并查找它们。我怀疑这将让你走得很远,但肯定有更多的技巧可以加快速度。

所以我想添加另一种PHP方法来解决这个问题,因为每个人都喜欢PHP。 我想做一点重构,比如对字典文件使用regexpression匹配,但现在我只是将整个字典文件加载到一个wordList中。

我使用了链表的思想。每个Node都有一个字符值、一个位置值和一个next指针。

location值是我发现两个节点是否连接的方法。

1     2     3     4
11    12    13    14
21    22    23    24
31    32    33    34

所以使用这个网格,如果第一个节点的位置等于第二个节点的位置+/- 1(同一行),+/- 9,10,11(上下一行),我就知道两个节点是连接的。

我使用递归进行主搜索。它从wordList中取出一个单词,找到所有可能的起点,然后递归地找到下一个可能的连接,记住它不能去到它已经使用的位置(这就是为什么我添加$notInLoc)。

无论如何,我知道它需要一些重构,并且希望听到关于如何使它更干净的想法,但是它根据我使用的字典文件产生了正确的结果。根据黑板上元音和组合的数量,大约需要3到6秒。我知道,一旦我对字典结果进行预匹配,这将显著减少。

<?php
    ini_set('xdebug.var_display_max_depth', 20);
    ini_set('xdebug.var_display_max_children', 1024);
    ini_set('xdebug.var_display_max_data', 1024);

    class Node {
        var $loc;

        function __construct($value) {
            $this->value = $value;
            $next = null;
        }
    }

    class Boggle {
        var $root;
        var $locList = array (1, 2, 3, 4, 11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 31, 32, 33, 34);
        var $wordList = [];
        var $foundWords = [];

        function __construct($board) {
            // Takes in a board string and creates all the nodes
            $node = new Node($board[0]);
            $node->loc = $this->locList[0];
            $this->root = $node;
            for ($i = 1; $i < strlen($board); $i++) {
                    $node->next = new Node($board[$i]);
                    $node->next->loc = $this->locList[$i];
                    $node = $node->next;
            }
            // Load in a dictionary file
            // Use regexp to elimate all the words that could never appear and load the 
            // rest of the words into wordList
            $handle = fopen("dict.txt", "r");
            if ($handle) {
                while (($line = fgets($handle)) !== false) {
                    // process the line read.
                    $line = trim($line);
                    if (strlen($line) > 2) {
                        $this->wordList[] = trim($line);
                    }
                }
                fclose($handle);
            } else {
                // error opening the file.
                echo "Problem with the file.";
            } 
        }

        function isConnected($node1, $node2) {
        // Determines if 2 nodes are connected on the boggle board

            return (($node1->loc == $node2->loc + 1) || ($node1->loc == $node2->loc - 1) ||
               ($node1->loc == $node2->loc - 9) || ($node1->loc == $node2->loc - 10) || ($node1->loc == $node2->loc - 11) ||
               ($node1->loc == $node2->loc + 9) || ($node1->loc == $node2->loc + 10) || ($node1->loc == $node2->loc + 11)) ? true : false;

        }

        function find($value, $notInLoc = []) {
            // Returns a node with the value that isn't in a location
            $current = $this->root;
            while($current) {
                if ($current->value == $value && !in_array($current->loc, $notInLoc)) {
                    return $current;
                }
                if (isset($current->next)) {
                    $current = $current->next;
                } else {
                    break;
                }
            }
            return false;
        }

        function findAll($value) {
            // Returns an array of nodes with a specific value
            $current = $this->root;
            $foundNodes = [];
            while ($current) {
                if ($current->value == $value) {
                    $foundNodes[] = $current;
                }
                if (isset($current->next)) {
                    $current = $current->next;
                } else {
                    break;
                }
            }
            return (empty($foundNodes)) ? false : $foundNodes;
        }

        function findAllConnectedTo($node, $value, $notInLoc = []) {
            // Returns an array of nodes that are connected to a specific node and 
            // contain a specific value and are not in a certain location
            $nodeList = $this->findAll($value);
            $newList = [];
            if ($nodeList) {
                foreach ($nodeList as $node2) {
                    if (!in_array($node2->loc, $notInLoc) && $this->isConnected($node, $node2)) {
                        $newList[] = $node2;
                    }
                }
            }
            return (empty($newList)) ? false : $newList;
        }



        function inner($word, $list, $i = 0, $notInLoc = []) {
            $i++;
            foreach($list as $node) {
                $notInLoc[] = $node->loc;
                if ($list2 = $this->findAllConnectedTo($node, $word[$i], $notInLoc)) {
                    if ($i == (strlen($word) - 1)) {
                        return true;
                    } else {
                        return $this->inner($word, $list2, $i, $notInLoc);
                    }
                }
            }
            return false;
        }

        function findWord($word) {
            if ($list = $this->findAll($word[0])) {
                return $this->inner($word, $list);
            }
            return false;
        }

        function findAllWords() {
            foreach($this->wordList as $word) {
                if ($this->findWord($word)) {
                    $this->foundWords[] = $word;
                }
            }
        }

        function displayBoard() {
            $current = $this->root;
            for ($i=0; $i < 4; $i++) {
                echo $current->value . " " . $current->next->value . " " . $current->next->next->value . " " . $current->next->next->next->value . "<br />";
                if ($i < 3) {
                    $current = $current->next->next->next->next;
                }
            }
        }

    }

    function randomBoardString() {
        return substr(str_shuffle(str_repeat("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz", 16)), 0, 16);
    }

    $myBoggle = new Boggle(randomBoardString());
    $myBoggle->displayBoard();
    $x = microtime(true);
    $myBoggle->findAllWords();
    $y = microtime(true);
    echo ($y-$x);
    var_dump($myBoggle->foundWords);

    ?>

I wrote my solver in C++. I implemented a custom tree structure. I'm not sure it can be considered a trie but it's similar. Each node has 26 branches, 1 for each letter of the alphabet. I traverse the branches of the boggle board in parallel with the branches of my dictionary. If the branch does not exist in the dictionary, I stop searching it on the Boggle board. I convert all the letters on the board to ints. So 'A' = 0. Since it's just arrays, lookup is always O(1). Each node stores if it completes a word and how many words exist in its children. The tree is pruned as words are found to reduce repeatedly searching for the same words. I believe pruning is also O(1).

CPU: Pentium SU2700 1.3GHz 内存:3 gb

在< 1秒内加载178,590个单词的字典。 在4秒内解决100x100 Boggle (Boggle .txt)。约44000字。 解决4x4 Boggle游戏的速度太快,无法提供有意义的基准。:)

快速Boggle求解GitHub回购

你可以把这个问题分成两部分:

某种搜索算法可以在网格中列举出可能的字符串。 一种测试字符串是否是有效单词的方法。

理想情况下,(2)还应该包括一种测试字符串是否是有效单词前缀的方法——这将允许您精简搜索并节省大量时间。

亚当·罗森菲尔德(Adam Rosenfield)的Trie是(2)的一个解决方案。它很优雅,可能是算法专家的首选,但有了现代语言和现代计算机,我们可能会更懒一点。此外,正如Kent所建议的,我们可以通过丢弃网格中没有字母的单词来减少字典的大小。这是一些蟒蛇:

def make_lookups(grid, fn='dict.txt'):
    # Make set of valid characters.
    chars = set()
    for word in grid:
        chars.update(word)

    words = set(x.strip() for x in open(fn) if set(x.strip()) <= chars)
    prefixes = set()
    for w in words:
        for i in range(len(w)+1):
            prefixes.add(w[:i])

    return words, prefixes

哇;常数时间前缀测试。加载你链接的字典需要几秒钟,但只有几秒钟:-)(注意words <= prefixes)

现在,对于第(1)部分,我倾向于用图表来思考。所以我将创建一个像这样的字典:

graph = { (x, y):set([(x0,y0), (x1,y1), (x2,y2)]), }

例如,graph[(x, y)]是你从位置(x, y)可以到达的坐标集。我还将添加一个虚拟节点None,它将连接到所有东西。

构建它有点笨拙,因为有8个可能的位置,你必须做边界检查。下面是一些相应笨拙的python代码:

def make_graph(grid):
    root = None
    graph = { root:set() }
    chardict = { root:'' }

    for i, row in enumerate(grid):
        for j, char in enumerate(row):
            chardict[(i, j)] = char
            node = (i, j)
            children = set()
            graph[node] = children
            graph[root].add(node)
            add_children(node, children, grid)

    return graph, chardict

def add_children(node, children, grid):
    x0, y0 = node
    for i in [-1,0,1]:
        x = x0 + i
        if not (0 <= x < len(grid)):
            continue
        for j in [-1,0,1]:
            y = y0 + j
            if not (0 <= y < len(grid[0])) or (i == j == 0):
                continue

            children.add((x,y))

这段代码还建立了一个字典映射(x,y)到相应的字符。这让我把一个位置列表转换成一个单词:

def to_word(chardict, pos_list):
    return ''.join(chardict[x] for x in pos_list)

最后,我们进行深度优先搜索。基本程序是:

搜索到达一个特定的节点。 检查到目前为止的路径是否可能是单词的一部分。如果不是,就不要进一步探索这个分支。 检查到目前为止的路径是否是一个单词。如果是,则添加到结果列表中。 探索迄今为止所有孩子未走的路。

Python:

def find_words(graph, chardict, position, prefix, results, words, prefixes):
    """ Arguments:
      graph :: mapping (x,y) to set of reachable positions
      chardict :: mapping (x,y) to character
      position :: current position (x,y) -- equals prefix[-1]
      prefix :: list of positions in current string
      results :: set of words found
      words :: set of valid words in the dictionary
      prefixes :: set of valid words or prefixes thereof
    """
    word = to_word(chardict, prefix)

    if word not in prefixes:
        return

    if word in words:
        results.add(word)

    for child in graph[position]:
        if child not in prefix:
            find_words(graph, chardict, child, prefix+[child], results, words, prefixes)

运行代码如下:

grid = ['fxie', 'amlo', 'ewbx', 'astu']
g, c = make_graph(grid)
w, p = make_lookups(grid)
res = set()
find_words(g, c, None, [], res, w, p)

检查保留区,看看答案。下面是为你的例子找到的单词列表,按大小排序:

 ['a', 'b', 'e', 'f', 'i', 'l', 'm', 'o', 's', 't',
 'u', 'w', 'x', 'ae', 'am', 'as', 'aw', 'ax', 'bo',
 'bu', 'ea', 'el', 'em', 'es', 'fa', 'ie', 'io', 'li',
 'lo', 'ma', 'me', 'mi', 'oe', 'ox', 'sa', 'se', 'st',
 'tu', 'ut', 'wa', 'we', 'xi', 'aes', 'ame', 'ami',
 'ase', 'ast', 'awa', 'awe', 'awl', 'blo', 'but', 'elb',
 'elm', 'fae', 'fam', 'lei', 'lie', 'lim', 'lob', 'lox',
 'mae', 'maw', 'mew', 'mil', 'mix', 'oil', 'olm', 'saw',
 'sea', 'sew', 'swa', 'tub', 'tux', 'twa', 'wae', 'was',
 'wax', 'wem', 'ambo', 'amil', 'amli', 'asem', 'axil',
 'axle', 'bleo', 'boil', 'bole', 'east', 'fame', 'limb',
 'lime', 'mesa', 'mewl', 'mile', 'milo', 'oime', 'sawt',
 'seam', 'seax', 'semi', 'stub', 'swam', 'twae', 'twas',
 'wame', 'wase', 'wast', 'weam', 'west', 'amble', 'awest',
 'axile', 'embox', 'limbo', 'limes', 'swami', 'embole',
 'famble', 'semble', 'wamble']

代码需要(字面上的)几秒钟来加载字典,但其余的在我的机器上是立即完成的。