图论第三天|130. 被围绕的区域、417. 太平洋大西洋水流问题、827. 最大人工岛

130. 被围绕的区域

文档讲解 ：代码随想录 - 130. 被围绕的区域
状态：开始学习。

思路：

• 步骤一： 深搜或者广搜将地图周边的 ‘O’ 全部改成 ’A’，如图所示：
  
• 步骤二： 再遍历地图，将 ‘O’ 全部改成 ‘X’（地图中间的 ‘O’ 改成了 ‘X’ ），将 ‘A’ 改回 ‘O’（保留的地图周边的‘O’），如图所示：
  

本题代码（dfs）：

class Solution {
private:
    int dir[4][2] = {-1, 0, 0, -1, 1, 0, 0, 1}; // 保存四个方向
    void dfs(vector<vector<char>>& board, int x, int y) {
        board[x][y] = 'A';
        for (int i = 0; i < 4; i++) { // 向四个方向遍历
            int nextx = x + dir[i][0];
            int nexty = y + dir[i][1];
            // 超过边界
            if (nextx < 0 || nextx >= board.size() || nexty < 0 || nexty >= board[0].size()) continue;
            // 不符合条件，不继续遍历
            if (board[nextx][nexty] == 'X' || board[nextx][nexty] == 'A') continue;
            dfs (board, nextx, nexty);
        }
        return;
    }

public:
    void solve(vector<vector<char>>& board) {
        int n = board.size(), m = board[0].size(); 
        // 步骤一：
        // 从左侧边，和右侧边 向中间遍历
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (board[i][0] == 'O') dfs(board, i, 0);
            if (board[i][m - 1] == 'O') dfs(board, i, m - 1);
        }

        // 从上边和下边 向中间遍历
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            if (board[0][j] == 'O') dfs(board, 0, j);
            if (board[n - 1][j] == 'O') dfs(board, n - 1, j);
        }
        // 步骤二：
        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';
            }
        }
    }
};
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417. 太平洋大西洋水流问题

文档讲解 ：代码随想录 - 417. 太平洋大西洋水流问题
状态：开始学习。

思路：

1. 从太平洋的边上的节点 逆流而上，将遍历过的节点都标记上。
2. 从大西洋的边上节点 逆流而长，将遍历过的节点也标记上。
3. 然后两方都标记过的节点就是既可以流太平洋也可以流大西洋的节点。

本题代码（dfs）：

class Solution {
private:
    int dir[4][2] = {-1, 0, 0, -1, 1, 0, 0, 1}; // 保存四个方向

    // 从低向高遍历，注意这里visited是引用，即可以改变传入的pacific和atlantic的值
    void dfs(vector<vector<int>>& heights, vector<vector<bool>>& visited, int x, int y) {
        if (visited[x][y]) return;
        visited[x][y] = true;
        for (int i = 0; i < 4; i++) { // 向四个方向遍历
            int nextx = x + dir[i][0];
            int nexty = y + dir[i][1];
            // 超过边界
            if (nextx < 0 || nextx >= heights.size() || nexty < 0 || nexty >= heights[0].size()) continue;
            // 高度不合适，注意这里是从低向高判断
            if (heights[x][y] > heights[nextx][nexty]) continue;

            dfs (heights, visited, nextx, nexty);
        }
        return;

    }

public:

    vector<vector<int>> pacificAtlantic(vector<vector<int>>& heights) {
        vector<vector<int>> result;
        int n = heights.size();
        int m = heights[0].size(); // 这里不用担心空指针，题目要求说了长宽都大于1

        // 记录从太平洋边出发，可以遍历的节点
        vector<vector<bool>> pacific = vector<vector<bool>>(n, vector<bool>(m, false));

        // 记录从大西洋出发，可以遍历的节点
        vector<vector<bool>> atlantic = vector<vector<bool>>(n, vector<bool>(m, false));

        // 从最上最下行的节点出发，向高处遍历
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            dfs (heights, pacific, i, 0); // 遍历最上行，接触太平洋
            dfs (heights, atlantic, i, m - 1); // 遍历最下行，接触大西洋
        }

        // 从最左最右列的节点出发，向高处遍历
        for (int j = 0; j < m; j++) {
            dfs (heights, pacific, 0, j); // 遍历最左列，接触太平洋
            dfs (heights, atlantic, n - 1, j); // 遍历最右列，接触大西洋
        }
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                // 如果这个节点，从太平洋和大西洋出发都遍历过，就是结果
                if (pacific[i][j] && atlantic[i][j]) result.push_back({i, j});
            }
        }
        return result;
    }
};
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827. 最大人工岛

文档讲解 ：代码随想录 - 827. 最大人工岛
状态：开始学习。

思路：

• 步骤一： 一次遍历地图，得出各个岛屿的面积，并做编号记录。可以使用map记录，key为岛屿编号，value为岛屿面积
  

• 步骤二： 再遍历地图，遍历0的方格（因为要将0变成1），并统计该1（由0变成的1）周边岛屿面积，将其相邻面积相加在一起，遍历所有 0 之后，就可以得出 选一个0变成1 之后的最大面积。
  
  本题代码（dfs）：

class Solution {
private:
    int count;
    int dir[4][2] = {0, 1, 1, 0, -1, 0, 0, -1}; // 四个方向
    void dfs(vector<vector<int>>& grid, vector<vector<bool>>& visited, int x, int y, int mark) {
        if (visited[x][y] || grid[x][y] == 0) return; // 终止条件：访问过的节点 或者 遇到海水
        visited[x][y] = true; // 标记访问过
        grid[x][y] = mark; // 给陆地标记新标签
        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;  // 越界了，直接跳过
            dfs(grid, visited, nextx, nexty, mark);
        }
    }

public:
    int largestIsland(vector<vector<int>>& grid) {
        int n = grid.size(), m = grid[0].size();
        vector<vector<bool>> visited = vector<vector<bool>>(n, vector<bool>(m, false)); // 标记访问过的点
        unordered_map<int ,int> gridNum;
        int mark = 2; // 记录每个岛屿的编号
        bool isAllGrid = true; // 标记是否整个地图都是陆地
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                if (grid[i][j] == 0) isAllGrid = false;
                if (!visited[i][j] && grid[i][j] == 1) {
                    count = 0;
                    dfs(grid, visited, i, j, mark); // 将与其链接的陆地都标记上 true
                    gridNum[mark] = count; // 记录每一个岛屿的面积
                    mark++; // 记录下一个岛屿编号
                }
            }
        }
        if (isAllGrid) return n * m; // 如果都是陆地，返回全面积

        // 以下逻辑是根据添加陆地的位置，计算周边岛屿面积之和
        int result = 0; // 记录最后结果
        unordered_set<int> visitedGrid; // 标记访问过的岛屿
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                int count = 1; // 记录连接之后的岛屿数量
                visitedGrid.clear(); // 每次使用时，清空
                if (grid[i][j] == 0) {
                    for (int k = 0; k < 4; k++) {
                        int neari = i + dir[k][1]; // 计算相邻坐标
                        int nearj = j + dir[k][0];
                        if (neari < 0 || neari >= grid.size() || nearj < 0 || nearj >= grid[0].size()) continue;
                        if (visitedGrid.count(grid[neari][nearj])) continue; // 添加过的岛屿不要重复添加
                        // 把相邻四面的岛屿数量加起来
                        count += gridNum[grid[neari][nearj]];
                        visitedGrid.insert(grid[neari][nearj]); // 标记该岛屿已经添加过
                    }
                }
                result = max(result, count);
            }
        }
        return result;
    }
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