LeetCode Maximal rectangle

本文介绍了一种使用动态规划解决最大矩形问题的方法。通过统计矩阵中每行连续1的数量,并利用最大直方图面积的计算技巧找到最大矩形区域。文章提供了完整的Java实现代码。

动态规划。我自己第一遍做没做出来,上网搜了一下答案,发现是用的之前合并方块的思路做得。

就是这样。每次统计每行累计1的个数,然后计算出每行的最大直方图面积。

那么代码是如下所示:

public class Solution {
    public int maximalRectangle(char[][] matrix) {
if(matrix==null || matrix.length==0 || matrix[0].length==0)
  {
    return 0;
  }
  int maxArea = 0;
  int[] height = new int[matrix[0].length];
  for(int i=0;i<matrix.length;i++)
  {
    for(int j=0;j<matrix[0].length;j++)
    {
      height[j] = matrix[i][j]=='0'?0:height[j]+1;
    }
    maxArea = Math.max(largestRectangleArea(height),maxArea);
  }
  return maxArea;
}
public int largestRectangleArea(int[] height) {
  if(height==null || height.length==0)
  {
    return 0;
  }
  int maxArea = 0;
  LinkedList<Integer> stack = new LinkedList<Integer>();
  for(int i=0;i<height.length;i++)
  {
    
    while(!stack.isEmpty() && height[i]<=height[stack.peek()])
    {
      int index = stack.pop();
      int curArea = stack.isEmpty()?i*height[index]:(i-stack.peek()-1)*height[index];
      maxArea = Math.max(maxArea,curArea);
    }
    stack.push(i);
  }
  while(!stack.isEmpty())
  {
    int index = stack.pop();
    int curArea = stack.isEmpty()?height.length*height[index]:(height.length-stack.peek()-1)*height[index];
    maxArea = Math.max(maxArea,curArea);			
  }
  return maxArea;
    }
}


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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