463. Island Perimeter

题目的要求是:给定一个二维数组,由0跟1组成,0代表水,1代表陆地,所有的1组成一个小岛,让我们计算小岛的周长。例子如下:

Example:

[[0,1,0,0],
 [1,1,1,0],
 [0,1,0,0],
 [1,1,0,0]]

Answer: 16
Explanation: The perimeter is the 16 yellow stripes in the image below:


我们有一个最基本的想法,如果忽略每个1拼接的边长,小岛的周长是4*(1的个数);所以,我们需要遍历数组,确定1的个数。同时,我们注意到,因为每个元素1可能有邻居,所以我们需要考虑拼接的情况,我们需要考虑每个1的右边邻居跟下方邻居,以此确定我们被拼接不计的边的个数。例如,当一个元素1右边有1个邻居时,意味着有2条边重叠拼接了,所以要在之前计算的周长上减2。所以,总的计算方法出来了。完整的代码如下:

class Solution {
public:
    int islandPerimeter(vector<vector<int>>& grid) {
        int island = 0, neighbor = 0;
        for (int i = 0; i < grid.size(); i++) {
            for (int j = 0; j < grid[0].size(); j++) {
                if (grid[i][j] == 1) {
                    island += 1;
                    if ((i < grid.size() - 1) && grid[i+1][j]) neighbor += 1;
                    if ((j < grid[0].size() - 1) && grid[i][j+1]) neighbor += 1;
                }
            }
        }
        int perimeter = island * 4 - neighbor * 2;
        return perimeter;
    }
};


<think>我们已知:岛屿的周长是陆地单元格水域或网格边界相邻的边的数量总和。由于网格中只有一个岛屿(由水平或垂直相邻的陆地连接而成),我们可以遍历整个网格,对每个陆地格子,检查其四个方向(上下左右)是否为水域或者超出边界(即相当于水域),每有一个这样的边,周长就加1。 具体步骤: 1. 如果传入的网格为None,抛出TypeError异常。 2. 初始化周长为0。 3. 遍历网格的每一个格子(行和列)。 4. 如果当前格子是陆地(值为1),则检查它的四个相邻方向: 上方:如果当前格子是第一行,或者它上方的格子是水域(0),则周长+1。 下方:如果当前格子是最后一行,或者它下方的格子是水域(0),则周长+1。 左边:如果当前格子是第一列,或者它左边的格子是水域(0),则周长+1。 右边:如果当前格子是最后一列,或者它右边的格子是水域(0),则周长+1。 5. 返回总周长。 注意:题目保证网格中只有一个岛屿。 我们也可以换一种思路:每个陆地格子有4条边,但是相邻的两个陆地格子会共享一条边,这样这条边就不会被计入周长。因此,总周长 = 陆地格子数 * 4 - 相邻陆地格子之间的连接数 * 2(因为每个连接会使得两条边被抵消,即每条共享边会减少两个单位的周长)。但是,由于题目要求,我们使用第一种直观方法。 但是,根据引用[1]和[2]的提示,我们也可以使用DFS,但这里只有一个岛屿,且不需要担心多个岛屿,而且题目简单,直接遍历即可。 我们按照第一种直接遍历的方法实现。 示例网格: grid = [ [0,1,0,0], [1,1,1,0], [0,1,0,0], [1,1,0,0] ] 输出:16 实现代码: </think>### 岛屿周长算法实现 根据要求,我将实现一个名为 `island_perimeter` 的算法,该算法计算二维网格中唯一岛屿的周长。以下是根据引用资料的核心思路和完整实现: #### 算法思路 1. **问题本质**:计算岛屿(陆地单元格)水域/网格边界相邻的边数总和 2. **关键特性**: - 每个陆地格子初始贡献4条边 - 每存在一个相邻陆地单元格(上下左右),减少2条边(双方各减1) 3. **优化方法**: - 只需遍历陆地单元格(值为1) - 检查四个方向的相邻关系: - 左邻:`(row, col-1)` - 上邻:`(row-1, col)` - 右邻:`(row, col+1)` - 下邻:`(row+1, col)` #### Python实现代码 ```python def island_perimeter(grid): """ 计算二维网格中岛屿的周长 参数: grid: List[List[int]] - 二维网格数组 (0表示水域,1表示陆地) 返回: int - 岛屿周长 异常: TypeError - 当输入grid为None时抛出 """ if grid is None: raise TypeError("输入网格不能为None") if not grid or not grid[0]: return 0 rows, cols = len(grid), len(grid[0]) perimeter = 0 for i in range(rows): for j in range(cols): if grid[i][j] == 1: # 陆地单元格 perimeter += 4 # 初始4条边 # 检查四个方向的相邻关系 if i > 0 and grid[i-1][j] == 1: # 上邻 perimeter -= 2 if j > 0 and grid[i][j-1] == 1: # 左邻 perimeter -= 2 return perimeter ``` #### 输入输出示例 ```python # 示例网格 grid = [ [0, 1, 0, 0], [1, 1, 1, 0], [0, 1, 0, 0], [1, 1, 0, 0] ] # 调用函数 print(island_perimeter(grid)) # 输出: 16 # None值测试 try: island_perimeter(None) except TypeError as e: print(e) # 输出: 输入网格不能为None ``` #### 算法复杂度 - **时间复杂度**:$O(m \times n)$(m行n列网格) - **空间复杂度**:$O(1)$(仅使用常量额外空间) 此实现满足: 1. 处理`None`输入抛出`TypeError` 2. 通过相邻检测优化计算(避免重复判断水域) 3. 符合岛屿周长定义:陆地-水域边界长度[^1][^2] 4. 高效处理大型网格(仅遍历陆地单元格)
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