本文涉及知识点
C++BFS算法
LeetCoce1765. 地图中的最高点
给你一个大小为 m x n 的整数矩阵 isWater ,它代表了一个由 陆地 和 水域 单元格组成的地图。
如果 isWater[i][j] == 0 ,格子 (i, j) 是一个 陆地 格子。
如果 isWater[i][j] == 1 ,格子 (i, j) 是一个 水域 格子。
你需要按照如下规则给每个单元格安排高度:
每个格子的高度都必须是非负的。
如果一个格子是 水域 ,那么它的高度必须为 0 。
任意相邻的格子高度差 至多 为 1 。当两个格子在正东、南、西、北方向上相互紧挨着,就称它们为相邻的格子。(也就是说它们有一条公共边)
找到一种安排高度的方案,使得矩阵中的最高高度值 最大 。
请你返回一个大小为 m x n 的整数矩阵 height ,其中 height[i][j] 是格子 (i, j) 的高度。如果有多种解法,请返回 任意一个 。
示例 1:
输入:isWater = [[0,1],[0,0]]
输出:[[1,0],[2,1]]
解释:上图展示了给各个格子安排的高度。
蓝色格子是水域格,绿色格子是陆地格。
示例 2:
输入:isWater = [[0,0,1],[1,0,0],[0,0,0]]
输出:[[1,1,0],[0,1,1],[1,2,2]]
解释:所有安排方案中,最高可行高度为 2 。
任意安排方案中,只要最高高度为 2 且符合上述规则的,都为可行方案。
提示:
m == isWater.length
n == isWater[i].length
1 <= m, n <= 1000
isWater[i][j] 要么是 0 ,要么是 1 。
至少有 1 个水域格子。
C++BFS
BFS的预处理:陆地更改成-1,水域更改为0。
BFS的初始状态:leves[0] = {所有水域单格}。
BFS的状态表示:leves[i]记录任意水域的最近距离为i的陆地。
BFS的后续状态:通过next访问cur的四连通临接点。
BFS的返回值:grid。
BFS的重复处理:利用grid做重复处理。grid[r][c]为-1,表示未处理。
正确性证明
从小到处理leves[i]。
i为1是,因为和水域相邻,故最大为1。由于已处理的单格和当前单格相邻的一定是leves[0]和leves[1]故为1,不会冲同。
⋮
\vdots
⋮
leves[i]和leves[i-1]相邻,故最大为i。和已经处理单格相邻的只会是leves[i]和leves[i-1],故不会冲突。
代码
核心代码
class CGrid {
public:
CGrid(int rCount, int cCount) :m_r(rCount), m_c(cCount) {}
vector<vector<pair<int, int>>> NeiBo(std::function<bool(int, int)> funVilidCur, std::function<bool(int, int)> funVilidNext, int iConnect = 4)
{
vector<vector<pair<int, int>>> vNeiBo(m_r * m_c);
auto Move = [&](int preR, int preC, int r, int c)
{
if ((r < 0) || (r >= m_r))
{
return;
}
if ((c < 0) || (c >= m_c))
{
return;
}
if (funVilidCur(preR, preC) && funVilidNext(r, c))
{
vNeiBo[Mask(preR, preC)].emplace_back(r, c);
}
};
for (int r = 0; r < m_r; r++)
{
for (int c = 0; c < m_c; c++)
{
for (int k = 0; k < iConnect; k++)
{
Move(r, c, r + s_Moves[k][0], c + s_Moves[k][1]);
}
}
}
return vNeiBo;
}
void EnumGrid(std::function<void(int, int)> call)
{
for (int r = 0; r < m_r; r++)
{
for (int c = 0; c < m_c; c++)
{
call(r, c);
}
}
}
inline int Mask(int r, int c) { return m_c * r + c; }
const int m_r, m_c;
const inline static int s_Moves[][2] = { {1,0},{-1,0},{0,1},{0,-1},{1,1},{1,-1},{-1,1},{-1,-1} };
};
class Solution {
public:
vector<vector<int>> highestPeak(vector<vector<int>>& isWater) {
queue<pair<int, int>> que;
CGrid ng(isWater.size(), isWater[0].size());
ng.EnumGrid([&](int r, int c) {
if (1 == isWater[r][c]) {
isWater[r][c] = 0;
que.emplace(r, c);
}
else {
isWater[r][c] = -1;
}});
auto neiBo = ng.NeiBo([](int r, int c) {return true; }, [&](int r, int c) {return 0 != isWater[r][c]; });
while (que.size()) {
const auto [r, c] = que.front();
que.pop();
for (const auto& [r1, c1] : neiBo[ng.Mask(r, c)]) {
if (-1 == isWater[r1][c1]) {
isWater[r1][c1] = isWater[r][c] + 1;
que.emplace(r1, c1);
}
}
}
return isWater;
}
};
单元测试
vector<vector<int>> isWater;
void Check(const vector<vector<int>>& res, const vector<vector<int>>& isWater,int iMax)
{
Assert::AreEqual((int)res.size(), (int)isWater.size());
Assert::AreEqual((int)res[0].size(), (int)isWater[0].size());
int iActMax = 0;
for (int r = 0; r < res.size(); r++) {
iActMax = max(iActMax, *std::max_element(res[r].begin(),res[r].end()));
for (int c = 0; c < res[0].size(); c++) {
if (0 == isWater[r][c]) {
Assert::AreEqual(0, res[r][c]);
}
if (r > 0) {
Assert::IsTrue(abs(res[r][c] - res[r - 1][c]) <= 1);
}
if (c > 0) {
Assert::IsTrue(abs(res[r][c] - res[r][c - 1]) <= 1);
}
}
}
}
TEST_METHOD(TestMethod1)
{
isWater = { {1} };
auto res = Solution().highestPeak(isWater);
Check(res, isWater,0);
}
TEST_METHOD(TestMethod2)
{
isWater = { {1,0,0,0,0} };
auto res = Solution().highestPeak(isWater);
Check(res, isWater, 4);
}
TEST_METHOD(TestMethod3)
{
isWater = { {1,0,0,0,1} };
auto res = Solution().highestPeak(isWater);
Check(res, isWater, 2);
}
TEST_METHOD(TestMethod11)
{
isWater = { {0,1},{0,0} };
auto res = Solution().highestPeak(isWater);
Check(res, isWater,2);
}
TEST_METHOD(TestMethod12)
{
isWater = { {0,0,1},{1,0,0},{0,0,0} };
auto res = Solution().highestPeak(isWater);
Check(res, isWater,2);
}
使用模板代码
class CGrid {
public:
CGrid(int rCount, int cCount) :m_r(rCount), m_c(cCount) {}
vector<vector<pair<int, int>>> NeiBo(std::function<bool(int, int)> funVilidCur, std::function<bool(int, int)> funVilidNext, int iConnect = 4)
{
vector<vector<pair<int, int>>> vNeiBo(m_r * m_c);
auto Move = [&](int preR, int preC, int r, int c)
{
if ((r < 0) || (r >= m_r))
{
return;
}
if ((c < 0) || (c >= m_c))
{
return;
}
if (funVilidCur(preR, preC) && funVilidNext(r, c))
{
vNeiBo[Mask(preR, preC)].emplace_back(r, c);
}
};
for (int r = 0; r < m_r; r++)
{
for (int c = 0; c < m_c; c++)
{
for (int k = 0; k < iConnect; k++)
{
Move(r, c, r + s_Moves[k][0], c + s_Moves[k][1]);
}
}
}
return vNeiBo;
}
void EnumGrid(std::function<void(int, int)> call)
{
for (int r = 0; r < m_r; r++)
{
for (int c = 0; c < m_c; c++)
{
call(r, c);
}
}
}
inline int Mask(int r, int c) { return m_c * r + c; }
const int m_r, m_c;
const inline static int s_Moves[][2] = { {1,0},{-1,0},{0,1},{0,-1},{1,1},{1,-1},{-1,1},{-1,-1} };
};
class Solution {
public:
vector<vector<int>> highestPeak(vector<vector<int>>& isWater) {
queue<pair<int, int>> que;
CGrid ng(isWater.size(), isWater[0].size());
ng.EnumGrid([&](int r, int c) {
if (1 == isWater[r][c]) {
isWater[r][c] = 0;
que.emplace(r, c);
}
else {
isWater[r][c] = -1;
}});
auto neiBo = ng.NeiBo([](int r, int c) {return true; }, [&](int r, int c) {return 0 != isWater[r][c]; });
while (que.size()) {
const auto [r, c] = que.front();
que.pop();
for (const auto& [r1, c1] : neiBo[ng.Mask(r, c)]) {
if (-1 == isWater[r1][c1]) {
isWater[r1][c1] = isWater[r][c] + 1;
que.emplace(r1, c1);
}
}
}
return isWater;
}
};
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https://edu.csdn.net/lecturer/6176
测试环境
操作系统:win7 开发环境: VS2019 C++17
或者 操作系统:win10 开发环境: VS2022 C++17
如无特殊说明,本算法用**C++**实现。