BFS FloodFill算法

目录

1、 733. 图像渲染

2、 200. 岛屿数量

3、 695. 岛屿的最大面积

4、 130. 被围绕的区域

---

1、 733. 图像渲染

思路：广度优先搜索一层一层扫描，从上下左右四个方向扫描，直接修改值即可。

class Solution {
public:
    typedef pair<int, int> P;
    int dx[4] = {1,-1,0,0,};
    int dy[4] = {0, 0, -1, 1};
    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<P> q;
        q.push(P{sr, sc});
        while (!q.empty()) {
            auto a = q.front();
            image[a.first][a.second] = color;
            q.pop();
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                int x = dx[i] + a.first, y = dy[i] + a.second;
                if (x >= 0 && x < m && y >= 0 && y < n && image[x][y] == prev) {
                    q.push(P{x, y});
                }
            }
        }
        return image;
    }
};

2、 200. 岛屿数量

 思路：遍历数组每个元素，遇到“1“则岛屿数量加一，然后使用广度优先搜索一层一层扫描，从上下左右四个方向扫描，需要借助一个数组标识当前岛屿的位置，以避免重复统计。

C11支持：

 auto [a, b] 是 C++11 引入的结构化绑定（Structured Binding）语法，它允许你一次性声明多个变量，并且这些变量会自动与某个结构体、元组或者其他聚合类型（包括std::pair）的成员对应起来。在这个上下文中，auto [a, b] 就是用来直接解构 queue.front() 返回的 std::pair<int, int> 类型元素，其中 a 和 b 会分别绑定到 pair 中的第一和第二个元素。

class Solution {
public:
    int dx[4] = {-1, 1, 0, 0}, dy[4] = {0, 0, -1, 1};
    int m, n;
    vector<vector<bool>> vis;
    int numIslands(vector<vector<char>>& grid) {
        int ret = 0;
        m = grid.size(), n = grid[0].size();
        vis.resize(m, vector<bool>(n, false));
        for (int i = 0; i < m; i++) {
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                if (grid[i][j] == '1' && vis[i][j] == false) {
                    ret++;
                    bfs(grid, i, j);
                }
            }
        }
        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.empty()) {
            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] == false) {
                    q.push({x, y});
                    vis[x][y] = true;
                }
            }
        }
    }
};

 C98支持：

class Solution {
public:
    vector<vector<bool>> vis;
    int m, n;
    int numIslands(vector<vector<char>>& grid) {
        m = grid.size(), n = grid[0].size();
        int ret = 0;
        vis.resize(m, vector<bool>(n, false));
        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);
                }
            }
        }
        return ret;
    }
    int dx[4] = {1, -1, 0, 0}, dy[4] = {0, 0, -1, 1};
    void bfs(vector<vector<char>>& grid, int i, int j) {
        queue<pair<int, int>> q;
        q.push(make_pair(i, j));
        vis[i][j] = true;
        while (!q.empty()) {
            auto a = q.front();
            q.pop();
            for (int k = 0; k < 4; k++) {
                int x = a.first + dx[k], y = a.second + dy[k];
                if (x >= 0 && x < m && y >= 0 && y < n && grid[x][y] == '1' &&
                    !vis[x][y]) {
                    q.push(make_pair(x, y));
                    vis[x][y] = true;
                }
            }
        }
    }
};

3、 695. 岛屿的最大面积

思路：遍历数组每个元素，在每个元素的BFS中统计岛屿面积，BFS结束返回当前岛屿的面积，再与上次的岛屿面积相比取最大值。

class Solution {
public:
    vector<vector<bool>> vis;
    int m, n;
    int maxAreaOfIsland(vector<vector<int>>& grid) {
        m = grid.size(), n = grid[0].size();
        int ret = 0;
        vis.resize(m, vector<bool>(n, false));
        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 dx[4] = {1, -1, 0, 0}, dy[4] = {0, 0, -1, 1};
    int bfs(vector<vector<int>>& grid, int i, int j) {
        int count = 0;
        queue<pair<int, int>> q;
        q.push(make_pair(i, j));
        vis[i][j] = true;
        count++;
        while (!q.empty()) {
            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]) {
                    count++;
                    q.push({x, y});
                    vis[x][y] = true;
                }
            }
        }
        return count;
    }
};

4、 130. 被围绕的区域

思路：与边界处的“O”相邻的不能算被围绕的区域，所以先BFS位于边界的“O”，将它们暂时换成一个其他字符比如“.”，处理完边界的“O”，遍历数组如果为“O”则改成“X”，为“.”改成O，这样既保护住了边界的“O”，有修改了被包围的“O”为“X”。

class Solution {
public:
    int m, n;
    void solve(vector<vector<char>>& board) {
        m = board.size(), n = board[0].size();
        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);
        }
        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++) {
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                if (board[i][j] == '.')
                    board[i][j] = 'O';
                else if (board[i][j] == 'O')
                    board[i][j] = 'X';
            }
        }
    }
    int dx[4] = {-1, 1, 0, 0}, dy[4] = {0, 0, -1, 1};
    void bfs(vector<vector<char>>& board, int i, int j) {
        queue<pair<int, int>> q;
        q.push({i, j});
        board[i][j] = '.';
        while (!q.empty()) {
            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] = '.';
                }
            }
        }
    }
};