力扣每日一刷——DAY009---广度优先搜索 / 深度优先搜索(542. 01 矩阵&&994. 腐烂的橘子)

本文介绍了使用广度优先搜索(BFS)和深度优先搜索(DFS)解决两个编程问题:01矩阵和腐烂的橘子。在01矩阵问题中,通过BFS找到每个1到最近0的距离;在腐烂的橘子问题中,利用DFS计算腐烂过程所需的最短时间。解题过程中详细阐述了算法思路和实现细节,包括边界条件处理和状态更新。

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广度优先搜索 / 深度优先搜索

题目一

  1. 01 矩阵

给定一个由 0 和 1 组成的矩阵 mat ,请输出一个大小相同的矩阵,其中每一个格子是 mat 中对应位置元素到最近的 0 的距离。
两个相邻元素间的距离为 1 。

在这里插入图片描述

解题思路

通过广度优先搜索,因为是矩阵,我们只需要判断上下左右是否为0即可。倘若其中一个不为0,则进行递归,让count递增,最后比大小,取最小值。
不过

class Solution {
    public int[][] updateMatrix(int[][] mat) {
        int colLen = mat.length;
        int rowLen = mat[0].length;
        /*将 1 置为 888, 防止语义混淆; ②: 为广度遍历准备*/
        Deque<int[]> queue = new LinkedList<>();
        for (int col = 0; col < colLen; col++)
            for (int row = 0; row < rowLen; row++)
                if (mat[col][row] == 1)
                    mat[col][row] = 10001;
                else
                    queue.add(new int[]{col, row});
        /*标识广度层数*/
        int[] last = queue.getLast();
        int size = 1;
        /*开始广度遍历*/
        while (!queue.isEmpty()) {
            /*取出坐标*/
            int[] first = queue.removeFirst();
            int col = first[0], row = first[1];
            /*判断四周 - 左右,上下*/
            if (row > 0 && mat[col][row - 1] > size) {
                mat[col][row - 1] = size;
                queue.add(new int[]{col, row - 1});
            }
            if (row < rowLen - 1 && mat[col][row + 1] > size) {
                mat[col][row + 1] = size;
                queue.add(new int[]{col, row + 1});
            }
            if (col > 0 && mat[col - 1][row] > size) {
                mat[col - 1][row] = size;
                queue.add(new int[]{col - 1, row});
            }
            if (col < colLen - 1 && mat[col + 1][row] > size) {
                mat[col + 1][row] = size;
                queue.add(new int[]{col + 1, row});
            }
            /*广度结束?*/
            if (first == last && !queue.isEmpty()) {
                last = queue.getLast();
                size++;
            }
        }

        return mat;
    }
}

题目二

  1. 腐烂的橘子

在给定的网格中,每个单元格可以有以下三个值之一:

值 0 代表空单元格;
值 1 代表新鲜橘子;
值 2 代表腐烂的橘子。
每分钟,任何与腐烂的橘子(在 4 个正方向上)相邻的新鲜橘子都会腐烂。

返回直到单元格中没有新鲜橘子为止所必须经过的最小分钟数。如果不可能,返回 -1。

在这里插入图片描述

解题思路

首先遍历桌子(数组),得到坏果的坐标(deque)和好果(good)的数量,进行判断
如果没有坏果,则有两种情况

桌子为空,则在第0分钟也就是开始的时候就没有新鲜的橘子,所以返回0
桌子不为空,但是上面都是好的橘子,则不可能会有坏的橘子,所以返回-1
如果有坏果
因为在之前已经记录下了坏果的坐标,所以每一次遍历,都将坏果上下左右,也就是4个正方向进行感染,并且记下新的坏果的坐标,将时间加一分钟(感染一次一分钟,也就是将count+1),并且将之前记录好果的数量减一(good-1)此时也分两种情况

桌子上都是坏果 也就是 good == 0 ,返回对应的时间 count
桌子上还有好的水果,不过因为周围为空,不能进行感染,所以 good > 0 ,根据题意,这个橘子永远不会发生腐烂,返回 -1

class Solution {
    public int orangesRotting(int[][] grid) {
        int count = 0;
        ArrayDeque<int[]> deque = new ArrayDeque<>();


        int lenx = grid.length;
        int leny = grid[0].length;

        int good = 0;
        for (int x = 0; x < lenx; x++) {
            for (int y = 0; y < leny; y++) {
                if (grid[x][y] == 2) deque.add(new int[]{x, y}); //记录下坏果的坐标
                if (grid[x][y] == 1) good++;                    //记录下好果的数量,后面进行对比
            }
        }
        //如果桌子上没有坏果,则进行对应的判断
        if(deque.size() == 0) return good == 0 ? 0 : -1;
        //用来记录坐标,上下左右
        int[] dx = {-1, 1, 0, 0};
        int[] dy = {0, 0, -1, 1};

        while (!deque.isEmpty()) {  // 每运行一分钟,将上一次坏果的坐标抛出,并且记录新的坐标,直到不能再感染为止
            int size = deque.size();
            for (int cou = 0; cou < size; cou++) { //取出所有的坏果
                int[] poll = deque.poll();
                int x = poll[0];
                int y = poll[1];
                for (int i = 0; i < 4; i++) {
                    int newx = x + dx[i];
                    int newy = y + dy[i];
                    //边界判断,以及只能感染好果也就是 grid[newx][newy] 等于一的
                    if (newx >= 0 && newy >= 0 && newx < lenx && newy < leny && grid[newx][newy] == 1) {
                        grid[newx][newy] = 2;               //将水果感染
                        good--;                             //好的水果数量减一
                        deque.add(new int[]{newx, newy});   //将新的坐标存入到集合,进行下一次感染(遍历)
                    }
                }
            }
            count++; 
        }
        return good == 0 ? count - 1 : -1;  //最后结果进行对比,如果还存在好的水果,则返回-1 否者返回 count-1
    }
}

作者:he-huan-b
链接:https://leetcode-cn.com/problems/rotting-oranges/solution/bfsyan-du-you-xian-suan-fa-kan-wan-jiu-h-w3oz/
来源:力扣(LeetCode)
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