bus_routes.py

"""
给你一个数组 routes ，表示一系列公交线路，其中每个 routes[i] 表示一条公交线路，第 i 辆公交车将会在上面循环行驶。

例如，路线 routes[0] = [1, 5, 7] 表示第 0 辆公交车会一直按序列 1 -> 5 -> 7 -> 1 -> 5 -> 7 -> 1 -> ... 这样的车站路线行驶。
现在从 source 车站出发（初始时不在公交车上），要前往 target 车站。 期间仅可乘坐公交车。

求出 最少乘坐的公交车数量 。如果不可能到达终点车站，返回 -1 。

 

示例 1：

输入：routes = [[1,2,7],[3,6,7]], source = 1, target = 6
输出：2
解释：最优策略是先乘坐第一辆公交车到达车站 7 , 然后换乘第二辆公交车到车站 6 。
示例 2：

输入：routes = [[7,12],[4,5,15],[6],[15,19],[9,12,13]], source = 15, target = 12
输出：-1
 

提示：

1 <= routes.length <= 500.
1 <= routes[i].length <= 10**5
routes[i] 中的所有值 互不相同
sum(routes[i].length) <= 10**5
0 <= routes[i][j] < 10**6
0 <= source, target < 10**6
"""
from collections import defaultdict, deque
from typing import List


class Solution:
    def numBusesToDestination(self, routes: List[List[int]], source: int, target: int) -> int:
        # BFS，车站为目的，路线为纽带
        # 每个路线可以到达的车站，路线 -> 车站
        routes = [set(x) for x in routes]

        # 每个车站可以乘坐的路线，车站 -> 路线
        stations = defaultdict(set)
        for i, stops in enumerate(routes):
            for stop in stops:
                stations[stop].add(i)
        # 起点入队
        q = deque([(source, 0)])
        # 已经走过的路线，标记线路
        buses = set()
        # 已经到达了的车站，标记车站
        stops = {source}
        while q:
            pos, cost = q.popleft()
            if pos ==  target:
                return cost
            # 重点：只统计未经过的路线和车站，运用差集
            # 当前车站尚未探查的路线
            for bus in stations[pos] - buses:
                # 该路线尚未到达过的车站
                for stop in routes[bus] - stops:
                    buses.add(bus)
                    stops.add(stop)
                    q.append((stop, cost + 1))
        return -1