【C++算法】BFS解决FloodFill算法相关经典算法题

news2024/12/25 2:04:29

1.图像渲染

我们这道题可以使用深搜来解决,利用一个队列遍历到与该点相连的所有像素相同的点,然后将其修改成指定的像素即可,直接上思路:

直接上代码:

class Solution {
    int dx[4] = {0, 0, 1, -1};
    int dy[4] = {1, -1, 0, 0};
public:
    vector<vector<int>> floodFill(vector<vector<int>>& image, int sr, int sc, int color) {
        int temp = image[sr][sc]; //保存当前的要修改的像素值
        if(temp == color) return image; // 处理边界情况
        int m = image.size(); // 横坐标
        int n = image[0].size(); // 纵坐标

        queue<pair<int,int>> q;
        q.push({sr,sc});
        while(q.size())
        {
            auto [a,b] = q.front();
            q.pop();
            image[a][b] = color;
            for(int i = 0; i < 4; i++)
            {
                int x = a + dx[i];
                int y = b + dy[i];
                // 遍历上下左右四种情况,注意越界的问题
                if(x >= 0 && x < m && y >= 0 && y < n && image[x][y] == temp)
                {
                    q.push(make_pair(x,y));
                } 
            }
        }
        return image;
    }
};

2.岛屿数量

我们直接来看思路:

直接来写代码:

class Solution {
    int dx[4] = {1, -1, 0, 0};
    int dy[4] = {0, 0, 1, -1};
    bool vis[301][301] = {false}; // 标记数据是否被使用
    int m; // 横坐标
    int n; // 纵坐标
public:
    int numIslands(vector<vector<char>>& grid) {
        m = grid.size();
        n = grid[0].size();
        int ret = 0;
        for(int i = 0; i < m; i++)
        {
            for(int j = 0; j < n; j++)
            {
                if(grid[i][j] == '1' && vis[i][j] == false)
                {
                    ret++;
                    bfs(grid,i,j);//把这块陆地为1的全部标记为true
                }
            }
        }
        return ret;
    }

    void bfs(vector<vector<char>>& grid, int i, int j)
    {
        queue<pair<int,int>> q;
        q.push({i,j});

        while(q.size())
        {
            auto [x,y] = q.front();
            q.pop();
            for(int k = 0; k < 4; k++)
            {
                int a = x + dx[k];
                int b = y + dy[k];
                if(a >= 0 && a < m && b >= 0 && b < n && grid[a][b] == '1' && vis[a][b] == false)
                {
                    q.push({a,b});
                    vis[a][b] = true;
                }
            }
        }
    }
};

3.岛屿的最大面积

直接上思路:

直接上代码:

class Solution {
    int dx[4] = {1, -1, 0, 0};
    int dy[4] = {0, 0, 1, -1};
    bool vis[51][51] = {false};
    int m, n;
public:
    int maxAreaOfIsland(vector<vector<int>>& grid) {
        m = grid.size();
        n = grid[0].size();
        int maxarea = 0;
        for(int i = 0; i < m; i++)
        {
            for(int j = 0; j < n; j++)
            {
                if(grid[i][j] == 1 && vis[i][j] == false)
                {
                    maxarea = max(bfs(grid, i, j), maxarea);
                }
            }
        }
        return maxarea;
    }

    int bfs(vector<vector<int>>& grid, int i, int j)
    {
        queue<pair<int,int>> q;
        q.push({i,j});
        vis[i][j] = true;
        int count = 1;
        while(q.size())
        {
            auto [a, b] = q.front();
            q.pop();
            for(int k = 0; k < 4; k++)
            {
                int x = a + dx[k];
                int y = b + dy[k];
                if(x >= 0 && x < m && y >= 0 && y < n && grid[x][y] == 1 && vis[x][y] == false)
                {
                    q.push({x,y});
                    count++;
                    vis[x][y] = true;
                }
            }
        }
        return count;
    }
};

4.被围绕的区域

首先我们来看看这道题目,我们可以肯定的是这个可以利用上面的图像渲染来做这道题目,但是呢?我们这道题目有点现在,在边界的情况下我们是不能修改的,但是也能做,我们第一遍bfs的时候,不修改里面的值,只遍历到那些边界的情况记录下来,第二次bfs的时候如果遇到上次边界的情况,我们就不修改,如果没有我们就修改,但是太麻烦了,我们有没有更简单的做法呢?正难则反,可以先利边缘相连的 'O' 区域做上标记,然后重新遍历矩阵,将没有标记过的 'O' 修改成 'X' 即可,直接上思路:

直接上代码:

class Solution {
     int dx[4] = {0, 0, 1, -1};
    int dy[4] = {1, -1, 0, 0};
    // 由于在原数组上修改,所以不用标记
    int m, n;
public:
	void solve(vector<vector<char>>& board)
	{
		m = board.size(), n = board[0].size();
		// 1. 先处理边界上的'O'联通块,全部修改成'.'
		// 处理行
		for (int j = 0; j < n; j++)
		{
			if (board[0][j] == 'O') bfs(board, 0, j);
			if (board[m - 1][j] == 'O') bfs(board, m - 1, j);
		}
		for (int i = 0; i < m; i++)
		{
			if (board[i][0] == 'O') bfs(board, i, 0);
			if (board[i][n - 1] == 'O') bfs(board, i, n - 1);
		}
		// 处理列
		// 2. 还原

			for (int i = 0; i < m; i++)
				for (int j = 0; j < n; j++)
					if (board[i][j] == 'O') board[i][j] = 'X';
					else if (board[i][j] == '.') board[i][j] = 'O';
	}
	void bfs(vector<vector<char>>& board, int i, int j)
	{
		queue<pair<int, int>> q;
		q.push({ i, j });
		board[i][j] = '.';
		while (q.size())
		{
			auto [a, b] = q.front();
			q.pop();
			for (int k = 0; k < 4; k++)
			{
				int x = a + dx[k], y = b + dy[k];
				if (x >= 0 && x < m && y >= 0 && y < n && board[x][y] == 'O')
				{
					q.push({ x, y });
					board[x][y] = '.';
				}
			}
		}
	}
};

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