LEETCODE: Maximal Rectangle

本文介绍了一种算法,用于在二维二进制矩阵中找到面积最大的全一矩形,并返回其面积。

Given a 2D binary matrix filled with 0's and 1's, find the largest rectangle containing all ones and return its area.

其实方法和(http://blog.youkuaiyun.com/anyicheng2015/article/details/42191979)类似。


class Solution {
public:
    int maxArea(vector<int> &line) {
        if(line.size() < 1) return 0;
        stack<int> exstack;
        line.push_back(0);
        int sum = 0;
        for(int ii = 0; ii < line.size(); ii ++) {
            if(exstack.empty() || line[ii] > line[exstack.top()]) {
                exstack.push(ii);
            }
            else{
                int temp = exstack.top();
                exstack.pop();
                sum = max(sum, line[temp] * (exstack.empty() ? ii : ii - exstack.top() - 1));
                ii --;
            }
        }
        return sum;
    }

    int maximalRectangle(vector<vector<char> > &matrix) {
        if(matrix.size() == 0) return 0;
        int n = matrix.size();
        int m = matrix[0].size();
        if(m == 0) return 0;
        vector<vector<int> > lines(n, vector<int>(m, 0));
        for(int ii = 0; ii < n; ii ++) {
            for(int jj = 0; jj < m; jj ++) {
                if(ii == 0) {
                    lines[ii][jj] = matrix[ii][jj] == '1' ? 1 : 0;
                }
                else {
                    lines[ii][jj] = matrix[ii][jj] == '1' ? lines[ii - 1][jj] + 1 : 0;
                }
            }
        }
        int maxval = 0;
        for(int ii = 0; ii < n; ii ++) {
            int newmaxval = maxArea(lines[ii]);
            maxval = (maxval > newmaxval) ? maxval : newmaxval;
        }
        return maxval;
    }
};


在这段代码中,`// 主函数:求01矩阵中最大全1矩形面积` 是对下方函数 `int maximalRectangle(vector<vector<int>>& matrix)` 的注释说明。我们重点分析的是这行代码: ```cpp int maximalRectangle(vector<vector<int>>& matrix) { ``` ### 功能和作用分析 这行代码定义了一个名为 `maximalRectangle` 的函数,它是解决“在给定的 01 矩阵中寻找最大全 1 子矩形面积”问题的核心函数。以下是其详细功能与作用解析: --- #### ✅ 函数名称:`maximalRectangle` - **语义含义**:寻找最大矩形(通常是面积最大的由 '1' 构成的矩形)。 - 这是一个经典算法题(LeetCode #85: Maximal Rectangle),常用于图像处理、动态规划与栈的应用场景。 #### ✅ 参数类型:`vector<vector<int>>& matrix` - 表示一个二维整数矩阵,元素为 0 或 1。 - 使用 **引用传递**(`&`)避免拷贝整个二维数组,提高效率。 - 输入形式如: ``` 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 ``` #### ✅ 返回值类型:`int` - 返回一个整数,表示能构成的最大全 1 矩形的面积(单位格子数)。 #### ✅ 核心思想(结合后续代码理解) 该函数通过将二维问题转化为多个一维“柱状图中最大矩形”问题来求解: 1. 维护一个一维数组 `heights`,记录每一列从当前行向上连续 '1' 的高度。 2. 对每一行更新 `heights[]` 数组。 3. 调用 `largestRectangleInHistogram(heights)` 计算以当前行为底边时所能形成的最大矩形面积。 4. 遍历所有行后取最大值作为结果。 > 因此,`maximalRectangle` 实际上是利用了“柱状图最大矩形”这一子问题(单调栈方法)进行逐层扫描,从而解决二维矩阵中的最大矩形问题。 #### ✅ 在整体程序中的角色 - 是主逻辑入口函数之一(被 `main()` 调用)。 - 将原始的二维矩阵问题降维成一系列一维问题,复用 `largestRectangleInHistogram` 函数实现高效求解。 - 属于典型的 **动态规划 + 单调栈** 结合应用。 --- ### 总结 ```cpp int maximalRectangle(vector<vector<int>>& matrix) ``` 这行代码定义了一个关键函数,其作用是: > **接收一个 01 矩阵,计算其中由 '1' 构成的最大矩形区域的面积**。 它通过逐行构建“柱子高度”,并调用基于单调栈优化的一维最大矩形算法,最终返回全局最大面积。 该函数是整个程序解决问题的核心驱动部分。
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