【算法】BFS-解决FloodFill问题

目录

FloodFill问题

图像渲染

岛屿数量

岛屿的最大面积

被围绕的区域


FloodFill问题

FloodFill就是洪水灌溉的意思,假设有下面的一块田地,负数代表是凹地,正数代表是凸地,数字的大小表示凹或者凸的程度。现在下一场大雨,请问大雨下完,这块田地会有几处积水

会发现会有3处积水,FloodFill问题的本质就是找到性质相同的连通块。所以可以使用dfs或者bfs解决。使用两种算法的原理是相同的,只是实现方法不同。

图像渲染

733. 图像渲染 - 力扣(LeetCode)

从给定的点开始宽搜,将周围等于给定的点的颜色全都改成目标颜色即可

复制代码
class Solution {
public:
    vector<vector<int>> floodFill(vector<vector<int>>& image, int sr, int sc, int color) {
        int m = image.size(), n = image[0].size();
        vector<vector<int>> v(m, vector<int>(n, 0));
        queue<pair<int, int>> q;
        q.push({sr, sc});
        v[sr][sc] = 1;
        int flag = image[sr][sc];
        int dx[4] = {-1, 1, 0, 0}, dy[4] = {0, 0, -1, 1};
        while(!q.empty())
        {
            int x = q.front().first, y = q.front().second;
            q.pop();
            image[x][y] = color;
            for(int i = 0;i < 4;i ++)
            {
                int a = x + dx[i], b = y + dy[i];
                if(a >= 0 && a < m && b >= 0 && b < n && image[a][b] == flag && v[a][b] == 0) 
                {
                    q.push({a, b});
                    v[a][b] = 1;
                }
            }
        }
        return image;
    }
};

并且要注意数组全是0,且flag也是0的情况,所以添加一个标记数组。不让一个元素重复放进队列

岛屿数量

200. 岛屿数量 - 力扣(LeetCode)

直接遍历一下二维数组,当遇到1时,就使用bfs将这个岛屿全部变成0,然后继续向后遍历二维数组,等到遍历完后,进行了几次bfs就有几个岛屿

复制代码
class Solution {
public:
    int numIslands(vector<vector<char>>& grid) {
        int m = grid.size(), n = grid[0].size(), ans = 0;
        for(int i = 0;i < m;i ++)
            for(int j = 0;j < n;j ++)
                if(grid[i][j] == '1')
                {
                    ans ++;
                    bfs(grid, i, j, m, n);
                }
        return ans;
    }
    void bfs(vector<vector<char>>& grid, int x, int y, int m, int n)
    {
        queue<pair<int, int>> q;
        int dx[4] = {-1, 1, 0, 0}, dy[4] = {0, 0, -1, 1};
        q.push({x, y});
        grid[x][y] = '0';
        while(!q.empty())
        {
            auto t = q.front();
            q.pop();
            for(int i = 0;i < 4;i ++)
            {
                int a = t.first + dx[i], b = t.second + dy[i];
                if(a >= 0 && a < m && b >= 0 && b < n && grid[a][b] == '1')
                {
                    q.push({a, b});
                    grid[a][b] = '0';
                }
            }
        }
    }
};

岛屿的最大面积

695. 岛屿的最大面积 - 力扣(LeetCode)

直接遍历二维数组,当遇到1时,也就是遇到岛屿时,直接使用bfs将这个岛屿全部变成0,并在这期间计算出这个岛屿的面积,也就是每向队列中放入一个数据就++,然后最后返回,与答案比较

复制代码
class Solution {
public:
    int maxAreaOfIsland(vector<vector<int>>& grid) {
        int m = grid.size(), n = grid[0].size(), ans = 0;
        for(int i = 0;i < m;i ++)
            for(int j = 0;j < n;j ++)
                if(grid[i][j] == 1)
                    ans = max(ans, dfs(grid, m, n, i, j));
        return ans;
    }
    int dfs(vector<vector<int>>& grid, int m, int n, int x, int y)
    {
        queue<pair<int, int>> q;
        q.push({x, y});
        grid[x][y] = 0;
        int sum = 1;
        int dx[4] = {-1, 1, 0, 0}, dy[4] = {0, 0, -1, 1};
        while(!q.empty())
        {
            auto t = q.front();
            q.pop();
            for(int i = 0;i < 4;i ++)
            {
                int a = t.first + dx[i], b = t.second + dy[i];
                if(a >= 0 && a < m && b >= 0 && b < n && grid[a][b] == 1)
                {
                    q.push({a, b});
                    grid[a][b] = 0;
                    sum ++;
                }
            }
        }
        return sum;
    }
};

被围绕的区域

130. 被围绕的区域 - 力扣(LeetCode)

这道题的重点是边缘的O是不算被X围绕的,而我们要找的是一个O的连通块,并且这个连通块里面全部的O都要被X围绕。所以,我们可以将与边缘的O连通的块排除,剩下的就都是被包围的

复制代码
class Solution {
public:
    void solve(vector<vector<char>>& board) {
        // 遍历边界,若边界上的是O,则进行宽搜,将与这个O相连的所有O标记,被标记的O不会被变成X
        int m = board.size(), n = board[0].size();
        vector<vector<int>> flag(m, vector<int>(n, 0));
        // 第一行
        for(int i = 0;i < n;i ++)
            if(board[0][i] == 'O')
                bfs(board, flag, m, n, 0, i);
        // 最后一行
        for(int i = 0;i < n;i ++)
            if(board[m - 1][i] == 'O')
                bfs(board, flag, m, n, m - 1, i);
        // 第一列
        for(int i = 1;i < m - 1;i ++)
            if(board[i][0] == 'O')
                bfs(board, flag, m, n, i, 0);
        // 最后一列
        for(int i = 1;i < m - 1;i ++)
            if(board[i][n - 1] == 'O')
                bfs(board, flag, m, n, i, n - 1);
        // 遍历一遍数组,当字符是O,并且flag数组中是0,说明这个是被X包含的
        for(int i = 0;i < m;i ++)   
            for(int j = 0;j < n;j ++)
                if(board[i][j] == 'O' && flag[i][j] == 0) board[i][j] = 'X';
    }
    void bfs(vector<vector<char>>& board, vector<vector<int>>& flag, int m, int n, int x, int y)
    {
        queue<pair<int, int>> q;
        q.push({x, y});
        flag[x][y] = 1;
        int dx[4] = {-1, 1, 0, 0}, dy[4] = {0, 0, -1, 1};
        while(!q.empty())
        {
            auto t = q.front();
            q.pop();
            for(int i = 0;i < 4;i ++)
            {
                int a = t.first + dx[i], b = t.second + dy[i];
                if(a >= 0 && a < m && b >= 0 && b < n && board[a][b] == 'O' && flag[a][b] == 0)
                {
                    q.push({a, b});
                    flag[a][b] = 1;
                }
            }
        }
    }
};

要注意board数组全是O的情况,所以只有当标记数组为0才放进队列当中。不让一个元素重复放入队列

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