3240. 最少翻转次数使二进制矩阵回文 II

Powered by:NEFU AB-IN

Link

文章目录

  • [3240. 最少翻转次数使二进制矩阵回文 II](#3240. 最少翻转次数使二进制矩阵回文 II)

3240. 最少翻转次数使二进制矩阵回文 II

题意

给你一个 m x n 的二进制矩阵 grid 。

如果矩阵中一行或者一列从前往后与从后往前读是一样的,那么我们称这一行或者这一列是 回文 的。

你可以将 grid 中任意格子的值 翻转 ,也就是将格子里的值从 0 变成 1 ,或者从 1 变成 0 。

请你返回 最少 翻转次数,使得矩阵中 所有 行和列都是 回文的 ,且矩阵中 1 的数目可以被 4 整除 。

思路

并查集+思维+dp

  1. 如果一个数变的话,为了保持回文,那么行对称和列对称的两个数也得变(其实是四个数),所以这就形成了一个集合,且集合与集合之间互不影响
  2. 即使用并查集维护,并维护集合中1的个数和集合大小
  3. 使用dp状态机,dpi表示:1的数量 %4=i 的最小操作次数,当遇到根节点,对集合针对0和1都进行翻转,因为集合只能全为0和1
  4. 拓展性更强,把4的倍数改成 2 3 4 5 6 7 8 9 的倍数都没关系

代码

python 复制代码
'''
Author: NEFU AB-IN
Date: 2024-08-07 10:04:41
FilePath: \LeetCode\3240\3240.py
LastEditTime: 2024-08-07 11:06:07
'''
# 3.8.19 import
import random
from collections import Counter, defaultdict, deque
from datetime import datetime, timedelta
from functools import lru_cache, reduce
from heapq import heapify, heappop, heappush, nlargest, nsmallest
from itertools import combinations, compress, permutations, starmap, tee
from math import ceil, comb, fabs, floor, gcd, hypot, log, perm, sqrt
from string import ascii_lowercase, ascii_uppercase
from sys import exit, setrecursionlimit, stdin
from typing import Any, Callable, Dict, List, Optional, Tuple, TypeVar, Union

# Constants
TYPE = TypeVar('TYPE')
N = int(2e5 + 10)
M = int(20)
INF = int(1e12)
OFFSET = int(100)
MOD = int(1e9 + 7)

# Set recursion limit
setrecursionlimit(int(2e9))


class Arr:
    array = staticmethod(lambda x=0, size=N: [x() if callable(x) else x for _ in range(size)])
    array2d = staticmethod(lambda x=0, rows=N, cols=M: [Arr.array(x, cols) for _ in range(rows)])
    graph = staticmethod(lambda size=N: [[] for _ in range(size)])


class Math:
    max = staticmethod(lambda a, b: a if a > b else b)
    min = staticmethod(lambda a, b: a if a < b else b)


class IO:
    input = staticmethod(lambda: stdin.readline().rstrip("\r\n"))
    read = staticmethod(lambda: map(int, IO.input().split()))
    read_list = staticmethod(lambda: list(IO.read()))


class Std:
    class UnionFind:
        """Union-Find data structure."""

        def __init__(self, n):
            self.n = n
            self.parent = list(range(n))  # Parent pointers
            self.rank = Arr.array(1, n)  # Rank (approximate tree height)
            self.size = Arr.array(1, n)  # Size arrays for each node
            self.cnt_1 = Arr.array(0, n)

        def find(self, p):
            """Find the root of the element p with path compression."""
            if self.parent[p] != p:
                self.parent[p] = self.find(self.parent[p])  # Path compression
            return self.parent[p]

        def union(self, p, q):
            """Union the sets containing p and q using union by rank and merge data if available."""
            rootP = self.find(p)
            rootQ = self.find(q)

            if rootP != rootQ:
                # Union by rank
                if self.rank[rootP] > self.rank[rootQ]:
                    self.parent[rootQ] = rootP
                    self.size[rootP] += self.size[rootQ]
                    self.cnt_1[rootP] += self.cnt_1[rootQ]
                    return rootP
                elif self.rank[rootP] < self.rank[rootQ]:
                    self.parent[rootP] = rootQ
                    self.size[rootQ] += self.size[rootP]
                    self.cnt_1[rootQ] += self.cnt_1[rootP]
                    return rootQ
                else:
                    self.parent[rootQ] = rootP
                    self.size[rootP] += self.size[rootQ]
                    self.cnt_1[rootP] += self.cnt_1[rootQ]
                    self.rank[rootP] += 1
                    return rootP
            return rootP  # They are already in the same set

# --------------------------------------------------------------- Division line ------------------------------------------------------------------


class Solution:
    def minFlips(self, grid: List[List[int]]) -> int:
        m, n = len(grid), len(grid[0])
        uf = Std.UnionFind(m * n)

        def index(i, j): return i * n + j

        for i in range(m):
            for j in range(n):
                uf.cnt_1[index(i, j)] = grid[i][j]

        for i in range(m):
            for j in range(n):
                uf.union(index(i, j), index(i, n - j - 1))
                uf.union(index(i, j), index(m - i - 1, j))

        dp = [0, INF, INF, INF]  # dp[i]表示:1的数量%4=i的最小操作次数
        for i in range(m):
            for j in range(n):
                if uf.find(index(i, j)) == index(i, j):
                    f = [INF] * 4
                    for x in range(4):  # 每个连通块内,要么全1,要么全0
                        # 全变为0,则需要将该连通块的所有1翻转
                        f[(x + 0) % 4] = Math.min(f[(x + 0) % 4], dp[x] + uf.cnt_1[index(i, j)])
                        # 全变为1,则需要将该连通块的所有0翻转,0的数量是总数量减1的数量
                        f[(x + uf.size[index(i, j)]) % 4] = Math.min(f[(x + uf.size[index(i, j)]) % 4], dp[x] + uf.size[index(i, j)] - uf.cnt_1[index(i, j)])
                    dp = f
        return dp[0]
相关推荐
老鱼说AI8 小时前
从点积到希尔伯特空间:向量内积的几何本质与大模型相似度度量
人工智能·深度学习·线性代数·算法·机器学习·数学建模
俗人六哥AI企业获客盈利系统1 天前
知识库才是AI落地的分水岭
人工智能·线性代数·矩阵·自动化
船厂电气自动化ai大模型1 天前
AI大模型与数学|第81天 课程:正交向量、正交基、格拉姆‑施密特(Gram‑Schmidt)正交化
开发语言·数据结构·人工智能·线性代数·机器学习
微三云 - 廖会灵 (私域系统开发)2 天前
私域电商多端商城系统架构实践:小程序 / APP / H5 一套后端如何落地
矩阵·重构·零售
微三云 - 廖会灵 (私域系统开发)2 天前
多端商城统一账号体系设计实践:小程序 / APP / H5 登录打通与账号合并
矩阵·重构·自动化·零售
智购无人售货机厂家5 天前
2026自动售货机品类拓展逻辑:从饮料零食到鲜食药品文创的工程实践~YH
服务器·人工智能·单片机·线性代数·矩阵
IT小白杨6 天前
社媒多账号运营的环境隔离:一张图谱模型,解释清“为什么换IP还是被连坐“
经验分享·笔记·矩阵·指纹浏览器
镜像视界(浙江)科技有限公司7 天前
《视频孪生之上:二维展示终结,三维空间计算重构城市逻辑》——跨摄像连续表达 × 三角测量厘米级定位 × 动态轨迹建模,构建新一代城市空间
大数据·人工智能·算法·矩阵·音视频·空间计算
wzdark7 天前
稀疏矩阵存储结构及其运算复杂度研究4
线性代数·矩阵
零依赖极客8 天前
Day 9·1 KV 也量化——q8 KV 把缓存与 decode 带宽压到一半
c语言·开发语言·arm开发·人工智能·缓存·矩阵