矩阵置零

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    void setZeroes(vector<vector<int>>& matrix) {
        int n = matrix.size();    // 行数
        int m = matrix[0].size(); // 列数
        
        bool row0_has_zero = false; // 标记第一行原本是否包含 0
        bool col0_has_zero = false; // 标记第一列原本是否包含 0

        // 1. 检查第一列是否有 0
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (matrix[i][0] == 0) {
                col0_has_zero = true;
                break; // 只要发现一个 0,该列就需要置零,跳出循环
            }
        }

        // 2. 检查第一行是否有 0
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            if (matrix[0][j] == 0) {
                row0_has_zero = true;
                break; // 只要发现一个 0,该行就需要置零
            }
        }

        // 3. 使用第一行和第一列来标记剩余矩阵(1,1 到 n-1,m-1)中的 0
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            for (int j = 1; j < m; j++) {
                if (matrix[i][j] == 0) {
                    matrix[i][0] = 0; // 在该行开头的首列位置打标记
                    matrix[0][j] = 0; // 在该列顶部的首行位置打标记
                }
            }
        }

        // 4. 根据首行和首列的标记,将对应的内部元素置零
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            for (int j = 1; j < m; j++) {
                // 如果当前元素对应的首行或首列标记为 0,则该元素置 0
                if (matrix[i][0] == 0 || matrix[0][j] == 0) {
                    matrix[i][j] = 0;
                }
            }
        }

        // 5. 最后处理第一行
        if (row0_has_zero) {
            for (int j = 0; j < m; j++) matrix[0][j] = 0;
        }

        // 6. 最后处理第一列
        if (col0_has_zero) {
            for (int i = 0; i < n; i++) matrix[i][0] = 0;
        }
    }
};

2. 核心思路:借地办公 (In-place Marking)

问题的难点在于:当你把一行置零时,你会弄乱原始信息,导致你分不清哪些 0 是本来就在那里的,哪些是被你改出来的。

解决策略:

  1. 开辟小仓库:先用两个布尔变量存下第一行和第一列的"生死"(是否全变 0)。

  2. 就地取材:既然第一行和第一列的信息已经存好了,我们就可以用它们来当"草稿纸"。

  3. 投影记录 :遍历中间的元素,只要 (i, j) 是 0,就往对应的 (i, 0)(0, j) 扔一个 0。

  4. 按图索骥:根据草稿纸上的 0,把中间区域涂黑。

  5. 收尾:最后根据最开始的布尔变量,决定要不要把仓库(第一行/列)也涂黑。


3. 运行步骤示例

假设输入矩阵为:

Plaintext

复制代码
[1, 1, 1]
[1, 0, 1]
[1, 1, 1]
  • Step 1 & 2 (检查首行首列)

    • 第一行没 0,row0_has_zero = false

    • 第一列没 0,col0_has_zero = false

  • Step 3 (标记内部 0)

    • 发现 matrix[1][1] == 0,于是设置 matrix[1][0] = 0matrix[0][1] = 0

    • 此时矩阵变为:

      Plaintext

      复制代码
      [1, 0, 1]  <-- 这里的 0 是标记
      [0, 0, 1]  <-- 这里的 0 是标记
      [1, 1, 1]
  • Step 4 (根据标记置零内部)

    • matrix[1][2] 对应的 matrix[1][0] 是 0,所以置零。

    • matrix[2][1] 对应的 matrix[0][1] 是 0,所以置零。

    • 此时内部(不含首行首列)处理完毕。

  • Step 5 & 6 (处理首行首列)

    • 由于布尔变量都是 false,不进行整行整列覆盖。

最终结果:

Plaintext

复制代码
[1, 0, 1]
[0, 0, 0]
[1, 0, 1]

这种方法成功把空间复杂度从 O(M+N) 降到了 O(1)

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