岛屿问题(上)

发布时间:2024年01月19日

岛屿数量

题目描述

原题链接

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。

问题分析

程序代码

DFS

class Solution {
private:
    vector<int> dx = {-1, 0, 1, 0};
    vector<int> dy = {0, -1, 0, 1};

    void dfs(vector<vector<char>>& grid, vector<vector<bool>>& st, int r, int c) {
        int n = grid.size(), m = grid[0].size();
        // 标记已经访问过
        st[r][c] = true;
        // 向四个方向遍历
        for(int i = 0; i < 4; i++) {
            int x = r + dx[i], y = c + dy[i];
            if(x >= 0 && x < n && y >= 0 && y < m && grid[x][y] == '1' && !st[x][y]) {
                dfs(grid, st, x, y);
            }
        }
    }

public:
    int numIslands(vector<vector<char>>& grid) {
        int n = grid.size();
        if( n == 0 )  return 0;
        int m = grid[0].size();
        vector<vector<bool>> st(n, vector<bool>(m, false));

        int cnt = 0;
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            for(int j = 0; j < m; j++) {
                if( grid[i][j] == '1' && !st[i][j] ) {
                    dfs(grid, st, i, j);
                    cnt++;
                }

            }
        }

        return cnt;
    }
};

复杂度分析

时间复杂度为 O ( N M ) O(NM) O(NM)

统计子岛屿

题目描述

原题链接

给你两个 m x n 的二进制矩阵 grid1grid2 ,它们只包含 0 (表示水域)和 1 (表示陆地)。一个 岛屿 是由 四个方向 (水平或者竖直)上相邻的 1 组成的区域。任何矩阵以外的区域都视为水域。

如果 grid2 的一个岛屿,被 grid1 的一个岛屿 完全 包含,也就是说 grid2 中该岛屿的每一个格子都被 grid1 中同一个岛屿完全包含,那么我们称 grid2 中的这个岛屿为 子岛屿

请你返回 grid2子岛屿数目

问题分析

先利用并查集,计算岛屿grid1的连通分量。

然后再判断岛屿grid2中,每块子岛屿的模块是否都属于grid1中的同一个连通分量。

程序代码

class Solution {
private:
    int m, n;
    vector<int> p;
    vector<vector<bool>> st;
    vector<int> dx = {-1, 0, 1, 0};
    vector<int> dy = {0, -1, 0, 1};

    // 将二维转换为一维
    int get(int x, int y) {
        return x * n + y;
    }

    // 并查集查找 + 路径压缩
    int find(int x) {
        if(p[x] != x)  p[x] = find(p[x]);
        return p[x];  
    }

    bool dfs(vector<vector<int>>& grid1, vector<vector<int>>& grid2, int r, int c) {
        bool flag = grid1[r][c] == 1;
        st[r][c] = true;
        int a = get(r, c);
        int pa = find(a);
        // 遍历四个方向
        // 检查子岛屿的版块是否同属于一个岛屿
        for(int i = 0; i < 4; i++) {
            int x = r + dx[i], y = c + dy[i];
            if(x < 0 || x >= m || y < 0 || y >= n || grid2[x][y] == 0 || st[x][y])  continue;
            int b = get(x, y);
            int pb = find(b);
            if(pa != pb)  flag = false;
            // 记得拆出来,不然dfs可能因为flag为false,不执行
            bool t = dfs(grid1, grid2, x, y);
            flag = flag && t;
        }
        return flag;
    }

public:
    int countSubIslands(vector<vector<int>>& grid1, vector<vector<int>>& grid2) {
        m = grid1.size();
        if(m == 0)  return 0;
        n = grid1[0].size();
        p = vector<int>(m * n, 0);
        // 初始化并查集
        for(int i = 0; i < m * n; i++) {
            p[i] = i;
        }
        // 计算grid1的连通分量
        for(int i = 0; i < m; i++) {
            for(int j = 0; j < n; j++) {
                if( grid1[i][j] == 1 ) {
                    int a = get(i, j);
                    int pa = find(a);
                    // 遍历四个方向
                    for(int k = 0; k < 4; k++) {
                        int x = i + dx[k], y = j + dy[k];
                        if(x < 0 || x >= m || y < 0 || y >= n || grid1[x][y] == 0)  continue;
                        int b = get(x, y);
                        int pb = find(b);
                        // 不连通
                        if(pa != pb) {
                            p[pb] = pa;
                        }
                    }
                }
            }
        }

        // 计算子岛屿数目
        int cnt = 0;
        st = vector<vector<bool>>(m, vector<bool>(n, false));
        for(int i = 0; i < m; i++) {
            for(int j = 0; j < n; j++) {
                if(grid2[i][j] == 1 && !st[i][j] && dfs(grid1, grid2, i, j)) {
                    cnt++;
                }
            }
        }
        return cnt;
    }
};

岛屿的周长

题目描述

给定一个 row x col 的二维网格地图 grid ,其中:grid[i][j] = 1 表示陆地, grid[i][j] = 0 表示水域。

网格中的格子 水平和垂直 方向相连(对角线方向不相连)。整个网格被水完全包围,但其中恰好有一个岛屿(或者说,一个或多个表示陆地的格子相连组成的岛屿)。

岛屿中没有“湖”(“湖” 指水域在岛屿内部且不和岛屿周围的水相连)。格子是边长为 1 的正方形。网格为长方形,且宽度和高度均不超过 100 。计算这个岛屿的周长。

问题分析

程序代码

DFS

class Solution {
private:
    vector<int> dx = {-1, 0, 1, 0};
    vector<int> dy = {0, -1, 0, 1};

    int dfs(vector<vector<int>>& grid, vector<vector<bool>>& st, int r, int c) {
        // 已经遍历过
        if( st[r][c] )  return 0;
        int n = grid.size(), m = grid[0].size();
        int res = 0;
        st[r][c] = true;
        // 遍历四个方向,计算周长
        for(int i = 0; i < 4; i++) {
            int x = r + dx[i], y = c + dy[i];
            if(x >= 0 && x < n && y >= 0 && y < m) {
                // 遇到水域
                if(grid[x][y] == 0) {
                    res++;
                }
                // 陆地继续DFS
                else if(grid[x][y] == 1) {
                    res += dfs(grid, st, x, y);
                }
            }
            // 边界
            else {
                res++;
            }
        }
        return res;
    }

public:
    int islandPerimeter(vector<vector<int>>& grid) {
        int n = grid.size();
        if( n == 0 )  return 0;
        int m = grid[0].size();
        vector<vector<bool>> st(n, vector<bool>(m, false));

        int res = 0;
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            for(int j = 0; j < m; j++) {
                // 题目限制只有一个陆地,因此计算一次即可
                if(grid[i][j] == 1) {
                    return dfs(grid, st, i, j);
                }
            }
        }
        return res;
    }
};

复杂度分析

时间复杂度为 O ( N M ) O(NM) O(NM)

文章来源:https://blog.csdn.net/qq_45931691/article/details/135686494
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