刷题训练之解决 FloodFill 算法

news2024/11/24 7:19:40

> 作者：დ旧言~
> 座右铭：松树千年终是朽，槿花一日自为荣。

> 目标：熟练掌握解决 FloodFill 算法。

> 毒鸡汤：学习，学习，再学习 ! 学，然后知不足。

> 专栏选自：刷题训练营

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🌟前言分析

最早博主续写了牛客网130道题，这块的刷题是让同学们快速进入C语言，而我们学习c++已经有一段时间了，知识储备已经足够了但缺少了实战，面对这块短板博主续写刷题训练，针对性学习，把相似的题目归类，系统的刷题，而我们刷题的官网可以参考：

力扣（LeetCode）官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台

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⭐知识讲解

基本思想：

采用 dfs 解决问题

🌙topic-->1

题目链接：1. - 力扣（LeetCode）

题目分析：

有一幅以 m x n 的二维整数数组表示的图画 image ，其中 image[i][j] 表示该图画的像素值大小。你也被给予三个整数 sr , sc 和 color 。你应该从像素 image[sr][sc] 开始对图像进行上色填充

算法原理：

解法：采用FloodFill 算法

图解：这里大家就看下面博客啥是深度优先搜索和广度优先搜索

深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）_深度优先搜索和广度优先搜索对比-CSDN博客

代码演示：

class Solution {
    typedef pair<int, int> PII;
    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 prev = image[sr][sc];
        if (prev == color)
            return image;
        int m = image.size(), n = image[0].size();
        queue<PII> q;
        q.push({sr, sc});
        while (!q.empty()) {
            auto [a, b] = q.front();
            image[a][b] = color;
            q.pop();
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                int x = a + dx[i], y = b + dy[i];
                if (x >= 0 && x < m && y >= 0 && y < n && image[x][y] == prev) {
                    q.push({x, y});
                }
            }
        }

        return image;
    }
};

🌙topic-->2

题目链接：2. - 力扣（LeetCode）

题目分析：

给你一个由 '1'（陆地）和 '0'（水）组成的的二维网格，请你计算网格中岛屿的数量。

岛屿总是被水包围，并且每座岛屿只能由水平方向和/或竖直方向上相邻的陆地连接形成。

此外，你可以假设该网格的四条边均被水包围。

算法原理：

解法：采用FloodFill 算法

图解：这里大家就看下面博客啥是深度优先搜索和广度优先搜索

深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）_深度优先搜索和广度优先搜索对比-CSDN博客

代码演示：

class Solution {
    int dx[4] = {1, -1, 0, 0};
    int dy[4] = {0, 0, 1, -1};
    bool vis[301][301];
    int m, n;

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]) {
                    ret++;
                    bfs(grid, i, j); // 把这块陆地全部标记⼀下
                }
            }
        }
        return ret;
    }
    void bfs(vector<vector<char>>& grid, int i, int j) {
        queue<pair<int, int>> q;
        q.push({i, j});
        vis[i][j] = true;
        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 && grid[x][y] == '1' &&
                    !vis[x][y]) {
                    q.push({x, y});
                    vis[x][y] = true;
                }
            }
        }
    }
};

🌙topic-->3

题目链接：3. - 力扣（LeetCode）

题目分析：

岛屿是由一些相邻的 1 (代表土地) 构成的组合，这里的「相邻」要求两个 1 必须在 水平或者竖直的四个方向上 相邻。你可以假设 grid 的四个边缘都被 0（代表水）包围着。

岛屿的面积是岛上值为 1 的单元格的数目。

计算并返回 grid 中最大的岛屿面积。如果没有岛屿，则返回面积为 0 。

算法原理：

解法：采用FloodFill 算法

图解：这里大家就看下面博客啥是深度优先搜索和广度优先搜索

深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）_深度优先搜索和广度优先搜索对比-CSDN博客

代码演示：

class Solution {
    int dx[4] = {0, 0, 1, -1};
    int dy[4] = {1, -1, 0, 0};
    bool vis[51][51];
    int m, n;

public:
    int maxAreaOfIsland(vector<vector<int>>& 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]) {
                    ret = max(ret, bfs(grid, i, j));
                }
            }
        }
        return ret;
    }
    int bfs(vector<vector<int>>& grid, int i, int j) {
        int count = 0;
        queue<pair<int, int>> q;
        q.push({i, j});
        vis[i][j] = true;
        count++;
        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 && grid[x][y] == 1 &&
                    !vis[x][y]) {
                    q.push({x, y});
                    vis[x][y] = true;
                    count++;
                }
            }
        }
        return count;
    }
};

🌙topic-->4

题目链接：4. - 力扣（LeetCode）

题目分析：

给你一个 m x n 的矩阵 board ，由若干字符 'X' 和 'O' 组成，捕获所有 被围绕的区域：

连接：一个单元格与水平或垂直方向上相邻的单元格连接。
区域：连接所有 'O' 的单元格来形成一个区域。
围绕：如果您可以用 'X' 单元格 连接这个区域，并且区域中没有任何单元格位于 board 边缘，则该区域被 'X' 单元格围绕。

通过将输入矩阵 board 中的所有 'O' 替换为 'X' 来 捕获被围绕的区域。

算法原理：

解法：采用FloodFill 算法

图解：这里大家就看下面博客啥是深度优先搜索和广度优先搜索

深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）_深度优先搜索和广度优先搜索对比-CSDN博客

代码演示：

class Solution {
    int dx[4] = {0, 0, 1, -1};
    int dy[4] = {1, -1, 0, 0};
    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 '.'
        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);
        }
        // 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] = '.';
                }
            }
        }
    }
};