有一道面试题如下:
运用四色定理,为N个局域举行配色,颜色为1、2、3、4四种,另有数组adj[][N],如adj[i][j]=1则表示i区域与j区域相邻,数组color[N],如color[i]=1,表示i区域的颜色为1号颜色。
网上给出的答案基本上都是:
#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;
static int curcolor=0;
int pickaunic(int map[6][6],int color[6],int i)
{
for (int j=0;j<6;j++)
{
//如果区域i和区域j相邻并且当前要涂的颜色正好是区域j的颜色
if (map[i][j]==1 && (curcolor%4) == color[j])
{
//那么就换一种颜色,继续找下一个于区域i相邻的区域,如果颜色还冲突,那么再换颜色
curcolor++;
}
}
return (curcolor%4); //返回要涂的颜色
}
void colored(int map[6][6],int color[6],int i)
{
if (color[i]>0)
{
return;
}
else
{
color[i] = pickaunic(map,color,i);
for (int j=0;j<6;j++)
{
if (map[i][j]==1)
{
colored(map,color,j);
}
}
}
}
int main()
{
int map[6][6] = {{0, 0, 0, 1, 1, 0},
{0, 0, 1, 1, 0, 1},
{0, 1, 0, 1, 0, 0},
{1, 1, 1, 0, 1, 1},
{1, 0, 0, 1, 0, 1},
{0, 1, 0, 1, 1, 0}};
int color[6]={-1,-1,-1,-1,-1,-1};
colored(map,color,0);
for( int i=0;i<6;++i )
cout<<*(color+i)<<endl;
return 0;
}
使用该代码运行后得出的结果,也就是打印color数组的结果为:
从结果中可以看出,区域2和区域4的颜色均为颜色1,但从map矩阵我们可以看出,区域2和区域4是邻居,也就是说区域2和区域4的颜色不能相同,因此可以看出该解法有问题。
首先,我们将colored函数中colored[i]>0改为colored[i]>=0,没有必要将条件设为大于0,设为大于0,得到的颜色值为1~4,而设为大于等于0的话,得到的颜色值为0~3,这样会减少一些赋值。当将colored[i]>0改为colored[i]>=0时,结果如下:
在此次结果中,我们可以看出区域1和区域5的颜色均为颜色0,但从map矩阵我们可以看出,区域1和区域5是邻居,也就是说区域1和区域5的颜色不能相同,因此可以看出该解法仍然是有问题的,这也在意料之中,因为并未改变算法的实质。
让我们分析一下算法的问题所在:
当要给区域5着色时,curcolor的值为3,区域1、4、2、3、6的颜色值分别为0、1、2、3、3,因为区域5是与区域1、4、6紧邻的,在pickaunic函数中先后将区域5与区域1、4、6进行如下if的判断:
if (map[i][j]==1 && (curcolor%4) == color[j]) //如果区域i和区域j相邻并且当前要涂的颜色正好是区域j的颜色
{
curcolor++; //那么就换一种颜色,继续找下一个于区域i相邻的区域,如果颜色还冲突,那么再换颜色
}
当将curcolor与区域1的color=0比较时,两者不等,继续,当将curcolor与区域4的color=1比较时,仍不等,继续,当将curcolor与区域6的color=3比较时,相等,因此curcolor变为4,所以当返回return(curcolor%4);时,返回的是0,也就是说区域5的颜色值与区域1的颜色值相同了,均为颜色0;这就是问题的所在。
问题解决:
解决后的代码如下:
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <map>
using namespace std;
int pickaunic(int map[6][6],int color[6],int i)
{
std::map<int, bool> colors;
for( int i=0;i<4;++i ){
colors[i]=false;
}
for (int j=0;j<6;j++)
{
if (map[i][j]==1&&color[j]>=0)
{
colors[ color[j] ]=true;
}
}
for( int i=0;i<4;++i ){
if( !colors[i] )
return i;
}
return -1; //返回要涂的颜色
}
void colored( int map[6][6],int color[6] )
{
for( int i=0;i<6;++i ){
color[i] = pickaunic(map,color,i);
}
}
int main() {
int map[6][6] = {
{0, 0, 0, 1, 1, 0},
{0, 0, 1, 1, 0, 1},
{0, 1, 0, 1, 0, 0},
{1, 1, 1, 0, 1, 1},
{1, 0, 0, 1, 0, 1},
{0, 1, 0, 1, 1, 0}
};
int color[6]={-1,-1,-1,-1,-1,-1};
colored( map,color );
for( int i=0;i<6;++i )
cout<<*(color+i)<<endl;
return 0;
}
上述代码运行结果为:

上述代码比较简单,不再解释。