悬 线 法

本文介绍了悬线法在解决二维数组中寻找特定条件的最大子矩阵问题的应用,如最大面积的全1子矩阵。通过单调栈优化,实现了时间复杂度为O(nm)的解决方案,并给出了多个实例,包括P1169-ZJOI2007-棋盘制作和hdu-6957-Maximal submatrix等题目,详细解析了算法思路和实现过程。

悬线法:求满足某条件的极大子矩阵,比如“面积最大的长方形、正方形”“周长最长的矩形等等”。
一般用于求 n ✖ m 的01矩阵中面积最大全为1的子矩阵的面积,时间复杂度O(nm)
单调栈求最大子矩阵
1
2

悬线法板子
滚动数组优化

#include<bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
const int maxn = 2e3 + 9;
int n, m, i, j, ans;
int l[maxn], r[maxn], h[maxn];
int lmax, rmax, a[maxn][maxn];
int main()
{
	for(scanf("%d %d", &n, &m), i = 1; i <= n; ++i)
		for(int j = 1; j <= m; ++j)
			scanf("%d", &a[i][j]);
	for(int i = 1; i <= m; ++i)	l[i] = 1, r[i] = m;
	for(int i = 1; i <= n; ++i)
	{
		for(lmax = j = 1; j <= m; ++j)
		{
			if(a[i][j])	h[j]++, l[j] = max(l[j], lmax);
			else h[j] = 0, l[j] = 1, r[j] = m, lmax = j + 1;
		}
		for(rmax = j = m; j; --j)
		{
			if(a[i][j])
			{
				r[j] = min(r[j], rmax);
				ans = max(ans, (r[j] - l[j] + 1) * h[j]);
			}
			else rmax = j - 1;
		}
	}
	printf("%d\n", ans);
	return 0;
}
/*
4 4
0 0 0 0
1 1 1 1
1 0 1 1
1 1 1 1
*/

例题
P1169-ZJOI2007-棋盘制作

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
 
const int Max = 2005;
 
int ves[Max][Max], up[Max][Max], Left[Max][Max], Right[Max][Max];
int temp1 = 1, temp2 = 1;

int main()
{
	ios::sync_with_stdio(false);
	int N, M;
	cin >> N >> M;
	for(int i = 1; i <= N; i++)
		for (int j = 1; j <= M; j++) {
			cin >> ves[i][j];
			Left[i][j] = Right[i][j] = j;	//初始化Right和Left,使他们值为点所在纵坐标
			up[i][j] = 1;	//初始化up使其值为1
		}
 
	for (int i = 1; i <= N; i++)
		for (int j = 2; j <= M; j++)
			if (ves[i][j] == 1 - ves[i][j - 1])	//判断相邻两个数是否不同
				Left[i][j] = Left[i][j - 1];	// 不同则i可以向左拓展一个 
 
	for (int i = 1; i <= N; i++)
		for (int j = M - 1; j > 0; j--)
			if (ves[i][j] == 1 - ves[i][j + 1])
				Right[i][j] = Right[i][j + 1];// 右边界可以向右拓展一个 

	for(int i = 1;i <= N; i++)
		for (int j = 1; j <= M; j++) {
			if (i > 1 && ves[i][j] == 1 - ves[i - 1][j]) {	//递推公式
				Left[i][j] = max(Left[i][j], Left[i - 1][j]);
				Right[i][j] = min(Right[i][j], Right[i - 1][j]);
				up[i][j] = up[i - 1][j] + 1;
			}// 对齐边界 
			int A_instance = Right[i][j] - Left[i][j] + 1;	//计算长度
			int B_instance = min(A_instance, up[i][j]);	//算出长宽中较小的边,以计算正方形
			temp1 = max(temp1, B_instance * B_instance);	//正方形面积
			temp2 = max(temp2, A_instance * up[i][j]);		//长方形面积
		}
	cout << temp1 << endl << temp2 << endl;
	return 0;
}

hdu-6957-Maximal submatrix
思路:转化成01矩阵悬线法求解
这个题要注意ans初始化成m,还有就是求矩阵面积时高度要+1(因为第一层没有标记成1,但是也不能标记,一旦第一层标记就会导致混乱了)

#include<bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
const int maxn = 2e3 + 9;
int n, m, i, j, ans;
int l[maxn], r[maxn], h[maxn];
int lmax, rmax, a[maxn][maxn], b[maxn][maxn];
void work()
{
	
	for(scanf("%d %d", &n, &m), i = 1; i <= n; ++i)
		for(int j = 1; j <= m; ++j)
			scanf("%d", &b[i][j]), a[i][j] = 0;
	for(i = 2; i <= n; ++i)//  从第二层开始建立01矩阵
		for(j = 1; j <= m; ++j)
			if(b[i][j] >= b[i-1][j]) a[i][j] = 1;
	ans = m;//  一定要记得初始化成 m 
	for(int i = 1; i <= m; ++i)	l[i] = 1, r[i] = m, h[i] = 0;
	for(int i = 1; i <= n; ++i)
	{
		for(lmax = j = 1; j <= m; ++j)
			if(a[i][j])	h[j]++, l[j] = max(l[j], lmax);
			else h[j] = 0, l[j] = 1, r[j] = m, lmax = j + 1;
		for(rmax = j = m; j; --j)
			if(a[i][j])
			{
				r[j] = min(r[j], rmax);
				ans = max(ans, (r[j] - l[j] + 1) * (h[j] + 1));
			}
			else rmax = j - 1;
	}
	printf("%d\n", ans);
}
int main()
{
	int T;cin >> T;while(T--)
		work();
	return 0;
}
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