图论基础|695. 岛屿的最大面积、1020. 飞地的数量、130. 被围绕的区域

695. 岛屿的最大面积

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给你一个大小为 m x n 的二进制矩阵 grid 。

岛屿是由一些相邻的 1 (代表土地) 构成的组合，这里的「相邻」要求两个 1 必须在水平或者竖直的四个方向上相邻。你可以假设 grid 的四个边缘都被 0（代表水）包围着。

岛屿的面积是岛上值为 1 的单元格的数目。

计算并返回 grid 中最大的岛屿面积。如果没有岛屿，则返回面积为 0 。

输入：grid = [[0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0],[0,1,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0],[0,1,0,0,1,1,0,0,1,0,1,0,0],[0,1,0,0,1,1,0,0,1,1,1,0,0],[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0],[0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0],[0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0]]
输出：6
解释：答案不应该是 11 ，因为岛屿只能包含水平或垂直这四个方向上的 1 。

思路：广度优先和深度优先皆可，遍历的时候计数，然后取最大数量即可

class Solution {
public:
    //深度优先版本
    int count=0;
    int result =0;
    int dir[4][2]={0,1,1,0,-1,0,0,-1};
    void dfs(vector<vector<int>>& grid, vector<vector<bool>>& visited, int x, int y){
        for(int i=0;i<4;i++){
            int nextx= x+dir[i][0];
            int nexty=y+dir[i][1];
            if(nextx<0||nextx>=grid.size()||nexty<0||nexty>=grid[0].size())continue;
            if(!visited[nextx][nexty] && grid[nextx][nexty] == 1){
                
                visited[nextx][nexty]=true;
                count++;
                dfs(grid,visited,nextx,nexty);

            }
        }
        
    }
    int maxAreaOfIsland(vector<vector<int>>& grid) {
       int n=grid.size(); int m=grid[0].size();
        vector<vector<bool>>visited=vector<vector<bool>>(n,vector<bool>(m,false));
        for(int i=0;i<n;i++){
            for(int j=0; j<m;j++){
                if(!visited[i][j]&&grid[i][j]==1){
                    count=1;//遇到陆地先计数
                    visited[i][j]=true;
                    dfs(grid,visited,i,j);
                    result=max(result,count);
                }
            }
        }
        return result;
    }
};

//广度优先版本
class Solution {
public:
 
    int count=0;
    int result =0;
    int dir[4][2]={0,1,1,0,-1,0,0,-1};
    void dfs(vector<vector<int>>& grid, vector<vector<bool>>& visited, int x, int y){
        queue<int>que;
        que.push(x);
        que.push(y);
        visited[x][y]=true;
        count++;
        while(!que.empty()){
            int xx=que.front(); que.pop();
            int yy=que.front(); que.pop();
            for(int i=0;i<4;i++){
                int nextx=  xx+dir[i][0];
                int nexty=  yy+dir[i][1];

                if(nextx<0||nextx>=grid.size()||nexty<0||nexty>=grid[0].size())continue;
                if(!visited[nextx][nexty] && grid[nextx][nexty] == 1){
                
                    visited[nextx][nexty]=true;
                    count++;
                    que.push(nextx);
                    que.push(nexty);

                }
            }
        }
        
    }
    int maxAreaOfIsland(vector<vector<int>>& grid) {
       int n=grid.size(); int m=grid[0].size();
        vector<vector<bool>>visited=vector<vector<bool>>(n,vector<bool>(m,false));
        for(int i=0;i<n;i++){
            for(int j=0; j<m;j++){
                if(!visited[i][j]&&grid[i][j]==1){
                    count=0;
                    visited[i][j]=true;
                    dfs(grid,visited,i,j);
                    result=max(result,count);
                }
            }
        }
        return result;
    }
};

1020. 飞地的数量

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给你一个大小为 m x n 的二进制矩阵 grid ，其中 0 表示一个海洋单元格、1 表示一个陆地单元格。

一次移动是指从一个陆地单元格走到另一个相邻（上、下、左、右）的陆地单元格或跨过 grid 的边界。

返回网格中无法在任意次数的移动中离开网格边界的陆地单元格的数量。

输入：grid = [[0,0,0,0],[1,0,1,0],[0,1,1,0],[0,0,0,0]]
输出：3
解释：有三个 1 被 0 包围。一个 1 没有被包围，因为它在边界上。

输入：grid = [[0,1,1,0],[0,0,1,0],[0,0,1,0],[0,0,0,0]]
输出：0
解释：所有 1 都在边界上或可以到达边界

思路：本题要求找到不靠边的陆地面积，那么我们只要从周边找到陆地然后通过 dfs或者bfs 将周边靠陆地且相邻的陆地都变成海洋，然后再去重新遍历地图的时候，统计此时还剩下的陆地就可以了。

遍历周边：分别遍历最左列（grid[i][0]),最右列（grid[i][m-1]),最上行（grid[0][j]),最下行（grid[n-1][j]),同时进行搜索，在搜索过程中将其置0。

class Solution {
public:
    //深度优先搜索
    int dir[4][2]={1,0,0,1,-1,0,0,-1};//四个方向
    int count;
    void dfs(vector<vector<int>>& grid, int x, int y){
        grid[x][y]=0;
        count++;
        for(int i=0; i<4; i++){
            int nextx= x+dir[i][0];
            int nexty=y+dir[i][1];
            if(nextx<0||nextx>=grid.size()||nexty<0||nexty>=grid[0].size())continue;
            if(grid[nextx][nexty]==1){
                // count++;
                // grid[nextx][nexty]=0;
                dfs(grid, nextx, nexty);
            }
        }
        return;
    }
    int numEnclaves(vector<vector<int>>& grid) {
        // int count=0;
        int n=grid.size();//行数
        int m=grid[0].size();//列数
        //遍历周边
        for(int i=0;i<n;i++){
            if(grid[i][0])dfs(grid, i,0);//遍历最左列
            if(grid[i][m-1])dfs(grid,i, m-1);//遍历最右列
        }
        for(int j=0; j<m;j++){
            if(grid[0][j])dfs(grid, 0, j);//遍历最上行
            if(grid[n-1][j])dfs(grid,n-1, j);//遍历最底行
        }
        
        //遍历整个网格，并计数
        count= 0;
        for(int i=0; i<n; i++){
            for(int j=0; j<m;j++){
                if(grid[i][j]){
                    // count++;
                    dfs(grid,i, j);
                }
            }
        }
        return count;
        

    }
};

//广度优先搜索
class Solution {
public:
    int count =0;
    int dir[4][2]={0,1,1,0,0,-1,-1,0};
    void bfs(vector<vector<int>>& grid, int x, int y){
        queue<pair<int,int>>que;
        que.push({x,y});
        count++;
        grid[x][y]=0;
        while(!que.empty()){
            pair<int,int>cur=que.front();que.pop();
            for(int i=0;i<4;i++){
                int nextx=cur.first+dir[i][0];
                int nexty=cur.second+dir[i][1];
                if(nextx<0||nextx>=grid.size()||nexty<0||nexty>=grid[0].size())continue;
                if(grid[nextx][nexty]){
                    que.push({nextx,nexty});
                    count++;
                    grid[nextx][nexty]=0;
                }

            }
            
        }
        return;
    }
    int numEnclaves(vector<vector<int>>& grid) {
        int n=grid.size();//行数
        int m=grid[0].size();//列数
        //遍历周边并置0
        for(int i=0;i<n;i++){
            if(grid[i][0])bfs(grid,i,0);//遍历最左列
            if(grid[i][m-1])bfs(grid,i,m-1);//遍历最右列
        }
        for(int j=0;j<m;j++){
            if(grid[0][j]) bfs(grid,0,j);//遍历第一行
            if(grid[n-1][j]) bfs(grid,n-1,j);//遍历最后一行
        }
        //重新遍历整个网格并计算
        count=0;
        for(int i=0; i<n;i++) {
            for(int j=0;j<m;j++){
                if(grid[i][j]){
                    bfs(grid,i,j);
                }
            }
        }
        return count;
    }
};

130. 被围绕的区域

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给你一个 m x n 的矩阵 board ，由若干字符 'X' 和 'O' ，找到所有被 'X' 围绕的区域，并将这些区域里所有的 'O' 用 'X' 填充。

输入：board = [["X","X","X","X"],["X","O","O","X"],["X","X","O","X"],["X","O","X","X"]]
输出：[["X","X","X","X"],["X","X","X","X"],["X","X","X","X"],["X","O","X","X"]]
解释：被围绕的区间不会存在于边界上，换句话说，任何边界上的 'O' 都不会被填充为 'X'。任何不在边界上，或不与边界上的 'O' 相连的 'O' 最终都会被填充为 'X'。如果两个元素在水平或垂直方向相邻，则称它们是“相连”的

思路：和上一题类似，只是需要把’飞地‘改为”X"

先广度优先或深度优先遍历周边，把周边的X换为'A'，然后两个for循环遍历整个grid,遇到'A'换成’O',遇到'O'换成‘X'

//广度优先搜索
class Solution {
public:
    int dir[4][2]={0,1,1,0,0,-1,-1,0};
    void dfs(vector<vector<char>>& board, int x, int y){
        board[x][y]='A';
        for(int i=0;i<4;i++){
            int nextx=x+dir[i][0];
            int nexty=y+dir[i][1];
            if(nextx<0||nextx>=board.size()||nexty<0||nexty>=board[0].size())continue;
            if(board[nextx][nexty]=='O'){
                dfs(board,nextx,nexty);
            }
        }
        return;
    }
    void solve(vector<vector<char>>& board) {
        int n=board.size();//行数
        int m=board[0].size();//列数
        //遍历周边，把周边的'O'换成’A‘
        for(int i=0;i<n;i++){
            if(board[i][0]=='O')dfs(board,i,0);//遍历最左列
            if(board[i][m-1]=='O')dfs(board,i,m-1);//遍历最右列
        }

        for(int j=0;j<m;j++){
            if(board[0][j]=='O')dfs(board,0,j);//最上行
            if(board[n-1][j]=='O')dfs(board,n-1,j);//最下行
        }

        //遍历整个网格并替换
        for(int i=0;i<n;i++){
            for(int j=0;j<m;j++){
                if(board[i][j]=='O')board[i][j]='X';
                if(board[i][j]=='A') board[i][j]='O';
                
            }
        }
        

    }
};

class Solution {
public:
    int dir[4][2] = {0, 1, 1, 0, 0, -1, -1, 0};
    void bfs(vector<vector<char>>& board, int x, int y) {
        queue<pair<int, int>> que;
        que.push({x, y});
        board[x][y]='A';
        while (!que.empty()) {
            pair<int, int> cur = que.front();
            que.pop();
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                int nextx = cur.first + dir[i][0];
                int nexty = cur.second + dir[i][1];
                if (nextx < 0 || nextx >= board.size() || nexty < 0 ||
                    nexty >= board[0].size())
                    continue;
                if (board[nextx][nexty] == 'O') {
                    board[nextx][nexty] = 'A';
                    // cout<<"board[nextx][nexty]:"<<board[nextx][nexty]<<endl;
                    que.push({nextx, nexty});
                    
                }
            }
        }
    }
    void solve(vector<vector<char>>& board) {
        int n = board.size();
        int m = board[0].size();
        // 遍历周边
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (board[i][0] == 'O')
                bfs(board, i, 0);
            if (board[i][m - 1] == 'O')
                bfs(board, i, m - 1);
        }
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            if (board[0][j] == 'O')
                bfs(board, 0, j);
            if (board[n - 1][j] == 'O')
                bfs(board, n - 1, j);
        }

        // 遍历整个网格并替换
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                // cout<<"before: "<<board[i][j]<<endl;
                if (board[i][j] == 'O')
                    board[i][j] = 'X';
                if (board[i][j] == 'A')
                    board[i][j] = 'O';
                
                
            }
        }
    }
};

参考：代码随想录