959. 由斜杠划分区域

package com.heu.wsq.leetcode.bingchaji;

/**
 * 959. 由斜杠划分区域
 * @author wsq
 * @date 2021/1/25
 * 在由 1 x 1 方格组成的 N x N 网格 grid 中,每个 1 x 1 方块由 /、\ 或空格构成。这些字符会将方块划分为一些共边的区域。
 * (请注意,反斜杠字符是转义的,因此 \ 用 "\\" 表示。)。
 * 返回区域的数目。
 *
 * 示例 1:
 * 输入:
 * [
 *   " /",
 *   "/ "
 * ]
 * 输出:2
 * 解释:2x2 网格如下:
 *
 *
 * 链接:https://leetcode-cn.com/problems/regions-cut-by-slashes
 */
public class RegionsBySlashes {
    public int regionsBySlashes(String[] grid){
        int N = grid.length;
        // 将每个 1 * 1的方格沿两条对角线分为上下左右四部分
        /**
         *   \ 0/
         *   3/ 2\1
         */
        int size = 4 * N * N;
        UnionFind unionFind = new UnionFind(size);
        for (int i = 0; i < N; i++){
            for (int j = 0; j < N; j++){
                char c = grid[i].charAt(j);
                // 二维网格转为一维表格
                int index = 4 * (i * N + j);
                if (c == '\\'){
                    // 合并0,1,合并2,3
                    unionFind.union(index, index + 1);
                    unionFind.union(index + 2, index + 3);
                }else if (c == '/'){
                    // 合并 0,3,合并1,2
                    unionFind.union(index, index + 3);
                    unionFind.union(index + 1, index + 2);
                }else if (c == ' '){
                    unionFind.union(index, index + 1);
                    unionFind.union(index + 2, index + 3);
                    unionFind.union(index + 1, index + 2);
                }
                // 单元格间合并,向右合并
                if (j + 1 < N){
                    unionFind.union(index + 1, index + 7);
                }
                if (i + 1 < N){
                    unionFind.union(index + 2, index + 4 * N);
                }
            }
        }
        return unionFind.count;
    }
    private class UnionFind{
        private int[] parent;
        private int count;

        public UnionFind(int n){
            this.parent = new int[n];
            this.count = n;
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                this.parent[i] = i;
            }
        }

        public void union(int x, int y){
            int rootX = find(x);
            int rootY = find(y);
            if (rootX == rootY){
                return;
            }
            this.parent[rootX] = rootY;
            this.count--;
        }

        public int find(int x){
            return x != this.parent[x] ? find(this.parent[x]) : this.parent[x];
        }
    }
}

<think>好的,用户现在想了解子网划分,之前已经问了IP地址是否是网络地址,现在继续深入子网相关的内容。我需要先回顾之前的对话,确保回答连贯。上次我解释了IP地址的结构和作用,提到了子网掩码的例子,比如192.168.1.100的子网掩码255.255.255.0,这可能为用户现在的问题做了铺垫。 用户可能是网络初学者,或者正在学习网络基础知识,需要理解如何将一个大的网络划分为更小的子网。我需要从基础概念讲起,说明子网划分的目的和好处,比如提高效率、减少广播域、优化管理等。 接下来要解释子网划分的具体步骤,可能包括确定需求、选择子网掩码、计算网络地址和主机范围等。这里需要用简单的例子帮助用户理解,比如使用C类地址作为例子,因为C类地址比较常见,子网划分相对容易理解。 需要注意技术细节的准确性,比如子网掩码的作用,如何通过二进制计算确定网络位和主机位,以及如何计算每个子网的主机数量。同时要提醒用户关于子网划分中的保留地址(网络地址和广播地址),避免常见错误。 还要考虑用户可能的后续问题,比如为什么要划分子网,或者子网划分的实际应用场景,可以在回答中提前涵盖这些点,比如提到企业网络管理和安全策略的应用。 另外,用户之前的回答中提到了IPv4和IPv6,可能需要在子网划分中简要提及IPv6的不同之处,但主要焦点还是在IPv4,因为子网划分在IPv4中更为常见和必要。 最后,总结子网划分的重要性,并确保用结构清晰的中文表达,避免使用复杂术语,必要时使用示例和步骤分解,帮助用户逐步理解。</think>--- ### 一、子网划分的定义 **子网划分**(Subnetting)是将一个较大的IP网络(如一个A类、B类或C类网络)分割成多个较小的逻辑子网络(Subnet)的过程。通过子网掩码(Subnet Mask)调整网络地址和主机地址的边界,实现更灵活的地址管理和资源分配。 --- ### 二、为什么要划分子网? 1. **减少网络拥堵** 缩小广播域(Broadcast Domain),避免广播风暴。 2. **提升安全性** 隔离不同子网,限制内部通信范围。 3. **优化地址利用率** 避免IP地址浪费(例如将大网络拆分为适合实际需求的子网)。 4. **简化管理** 不同部门或区域使用独立子网,便于故障排查和策略部署。 --- ### 三、子网划分的核心概念 1. **子网掩码(Subnet Mask)** 用于标识IP地址中**网络部分**和**主机部分**的边界。 *示例*: - IP地址:`192.168.1.100` - 子网掩码:`255.255.255.0`(二进制:`11111111.11111111.11111111.00000000`) - 网络地址:`192.168.1.0` - 可用主机范围:`192.168.1.1` ~ `192.168.1.254` 2. **CIDR表示法** 用“斜杠+数字”表示子网掩码中网络位的长度。 *示例*:`192.168.1.0/24` 表示前24位为网络地址。 --- ### 四、子网划分步骤(以IPv4为例) #### **案例**:将 `192.168.1.0/24` 划分为4个子网。 1. **确定需求** - 需要4个子网 → 需借用2位主机位($2^2=4$)。 - 新子网掩码长度:`24 + 2 = 26`(即`255.255.255.192`)。 2. **计算子网地址** - 子网1:`192.168.1.0/26`(主机范围:`192.168.1.1` ~ `192.168.1.62`) - 子网2:`192.168.1.64/26`(主机范围:`192.168.1.65` ~ `192.168.1.126`) - 子网3:`192.168.1.128/26`(主机范围:`192.168.1.129` ~ `192.168.1.190`) - 子网4:`192.168.1.192/26`(主机范围:`192.168.1.193` ~ `192.168.1.254`) 3. **关键公式** - 每个子网的主机数:$2^{(32 - \text{子网掩码长度})} - 2$(减2是排除网络地址和广播地址)。 --- ### 五、子网划分的注意事项 1. **保留地址** - 每个子网的第一个地址为**网络地址**,最后一个地址为**广播地址**,不可分配给主机。 2. **规划扩展性** 预留部分子网或主机地址供未来扩展。 3. **IPv6的差异** IPv6通过更长的地址空间(128位)和固定前缀长度(如`/64`)简化子网划分。 --- ### 六、实际应用场景 - **企业网络**:将总部与分支机构的网络隔离。 - **云计算**:为不同租户分配独立子网。 - **物联网**:为不同设备类型划分专用子网。 --- ### 总结 子网划分是网络设计的核心技能,通过调整子网掩码实现地址的高效利用和网络结构的优化。掌握二进制转换、子网掩码计算和地址规划方法,是构建稳定、可扩展网络的基础。
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