海岛问题[DFS、BFS]

本文探讨了如何使用深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)算法来精确统计二维网格中的岛屿数量,避免重复计数。通过DFS逐个消除已访问的1并计数,或利用队列进行BFS操作,确保每个岛屿只被计数一次。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

在这里插入图片描述
统计岛屿数量不难,难点在于如何避免重复统计 - 碰到某一个岛屿就记一个1,然后把岛屿从地图上抹去
记录一下思路吧,只要碰到1就通过dfs把它附近的1全部抹为0并且count值加1,这里不用dfs使用一个while应该也可以实现

#
# 代码中的类名、方法名、参数名已经指定,请勿修改,直接返回方法规定的值即可
#
# 判断岛屿数量
# @param grid char字符型二维数组 
# @return int整型
#
class Solution:
    def dfs(self, grid:List[List[str]], i:int, j:int):
        n = len(grid)
        m = len(grid[0])
        grid[i][j] = '0'
        if i - 1 >= 0 and grid[i - 1][j] == '1':
            self.dfs(grid, i - 1, j)
        if i + 1 < n and grid[i + 1][j] == '1':
            self.dfs(grid, i + 1, j)
        if j - 1 >= 0 and grid[i][j - 1] == '1':
            self.dfs(grid, i, j - 1)
        if j + 1 < m and grid[i][j + 1] == '1':
            self.dfs(grid, i, j + 1)
            
    def solve(self , grid: List[List[str]]) -> int:
        # write code here
        # # col and row
        n = len(grid)
        if n == 0:
            return 0
        m = len(grid[0])
        count = 0
        for i in range(n):
            for j in range(m):
                if grid[i][j] == '1':
                    count += 1
                    self.dfs(grid, i, j)
        return count
        
        

借助队列使用BFS把1改成0,只要碰到1就把那一块相连的1全部改成0,避免在后续碰到的时候发生误判.

from queue import Queue
class Solution:
    def solve(self , grid: List[List[str]]) -> int:
        n = len(grid)
        #空矩阵的情况
        if n == 0: 
            return 0
        m = len(grid[0])
        #记录岛屿数
        count = 0
        #遍历矩阵
        for i in range(n):
            for j in range(m):
                if grid[i][j] == '1':
                    count += 1
                    grid[i][j] = '0'
                    q = Queue()
                    q.put([i, j])
                    while not q.empty():
                        temp = q.get()
                        row = temp[0]
                        col = temp[1]
                        #四个方向依次检查:不越界且为1
                        if row - 1 >= 0 and grid[row - 1][col] == '1':
                            q.put([row - 1, col])
                            grid[row - 1][col] = '0'
                        if row + 1 < n and grid[row + 1][col] == '1':
                            q.put([row + 1, col])
                            grid[row + 1][col] = '0'
                        if col - 1 >= 0 and grid[row][col - 1] == '1':
                            q.put([row, col - 1])
                            grid[row][col - 1] = '0'
                        if col + 1 < m and grid[row][col + 1] == '1':
                            q.put([row, col + 1])
                            grid[row][col + 1] = '0'
        return count
### 迷宫问题中的DFSBFS算法 #### DFS深度优先搜索) 在迷宫求解中,DFS采用的是深入探索的方式直到无法继续前进为止再回溯其他可能路径的方法。该方法利用栈结构来记录访问过的节点以及当前所处位置,在遇到死胡同时会返回上一步并尝试新的方向[^1]。 对于迷宫问题而言,当仅需找到一条从起点到终点的有效路径而不在乎是否为最短路径时,DFS是一个不错的选择;然而其缺点在于可能会遍历较多不必要的分支从而浪费时间资源[^2]。 ```cpp void dfs(int x, int y){ if (maze[x][y] == END){ // 到达出口 success = true; return ; } visited[x][y] = true; // 标记已走过 for (int i=0;i<4;++i){ // 尝试四个方向移动 int nx=x+dx[i], ny=y+dy[i]; if (!success && isValid(nx,ny)){ path.push_back({nx,ny}); dfs(nx,ny); if(!success) path.pop_back(); // 回溯 } } } ``` #### BFS(广度优先搜索) 相比之下,BFS则更倾向于一层层向外扩展邻居结点直至触及目标点位停止。此过程借助队列完成,每次都将新发现却未曾踏足之处加入待处理列表之中等待后续考察。由于这种特性决定了它总能最先抵达离起始最近的目的地因此特别适合用来寻找两点间最短距离的问题场景下使用[^3]。 ```cpp bool bfs(){ queue<pair<int,int>> q; vector<vector<bool>> seen(rows,vector<bool>(cols,false)); q.emplace(startX,startY); seen[startX][startY]=true; while(!q.empty()){ auto [cx,cy]=q.front(); q.pop(); if(maze[cx][cy]==END) return true; for(auto& d : directions){ int nx=cx+d.first , ny=cy+d.second ; if(isValid(nx,ny)&&!seen[nx][ny]){ parent[{nx,ny}]={cx,cy}; seen[nx][ny]=true; q.emplace(nx,ny); } } } return false; } ``` #### 应用对比 - **适用范围** - 如果只需要知道是否存在通路而不关心具体长度,则可以考虑效率较高的DFS。 - 若要获取确切的最短路线方案,则应选用能够保证首次到达即最优解特性的BFS。 - **性能考量** - 对于较小规模的地图数据集来说两者差异不大; - 随着地图尺寸增大,考虑到内存占用等因素影响,通常认为BFS所需额外存储空间较大因为它要保存每一层所有未被探测过的位置信息以便下一步操作,所以实际运行速度未必优于DFS。 - **实现难度** - 实现方面二者都较为简单直观易于理解掌握,但在编码细节上有一定差别比如循环终止条件判断、边界情况处理等都需要仔细斟酌确保逻辑严谨无误。
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