边界都是1的最大正方形大小
题目
给定一个N×N的矩阵matrix,在这个矩阵中,只有0和1两种值,返回边框全是1的最大正方形的边长长度。
例如:
0 1 1 1 1
0 1 0 0 1
0 1 0 0 1
0 1 0 1 1
其中,边框全是1的最大正方形的大小是4*4,返回4。
基本思路
比较容易理解的方法:
矩阵中一共有N*N个位置。O(N2N2)
每一个位置都可以成为边长为N~1的正方形的左上角。O(N)
如何检查一个位置是否可以成为边长为N的正方形的左上角呢?遍历这个边长为N的正方形边界看是否只由1构成,也就是走过4个边的长度(4N)。O(N)
所以总的时间复杂度O(N4N4).
该方法可以进行优化,将步骤三的时间复杂度降为O(1),总的时间复杂度降为O(N3N3)。思路就是通过预处理,得到两个辅助矩阵right、down。right[i][j]的含义是,从位置(i,j)开始,向右一共有多少个连续的1;down[i][j]的含义是,从位置(i,j)开始,向下一共有多少个连续的1。利用动态规划很容易得到这两个辅助矩阵。
接下来,如何检查一个位置是否可以成为边长为N的正方形的左上角呢?只要判断边框左上角的位置向右以及向下连续的1的个数是否大于N,以及边框左下角的位置向右连续的1的个数是否大于N、以及边框右上角的位置向下连续的1的个数是否大于N。
def getMaxSize(matrix):if matrix == None or len(matrix) == 0:return 0right = [[0 for i in range(len(matrix[0]))] for j in range(len(matrix))]down = [[0 for i in range(len(matrix[0]))] for j in range(len(matrix))]setBorderMap(matrix,right,down)size_result = []for size in range(min(len(matrix),len(matrix[0])),0,-1):if hasSizeOfBorder(size,right,down):size_result.append(size)if len(size_result)==0:return 0else:return max(size_result)def setBorderMap(matrix,right,down):row = len(matrix) - 1col = len(matrix[0]) - 1if matrix[row][col] == 1:right[row][col] = 1down[row][col] = 1for i in range(len(matrix)-2,-1,-1):if matrix[i][col] == 1:right[i][col] = 1down[i][col] = down[i+1][col] + 1for j in range(len(matrix[0])-2,-1,-1):if matrix[row][j] == 1:right[row][j] = right[row][j+1] + 1down[row][j] = 1for i in range(len(matrix)-2,-1,-1):for j in range(len(matrix[0])-2,-1,-1):if matrix[i][j] == 1:right[i][j] = right[i][j+1] + 1down[i][j] = down[i+1][j] + 1def hasSizeOfBorder(size,right,down):for i in range(len(right)-size+1):for j in range(len(right[0])-size+1):if right[i][j] >= size and down[i][j] >= size and right[i+size-1][j] >= size and down[i][j+size-1]>=size:return Truereturn Falsematrix = [[0,1,1,1,1],[0,1,0,0,1],[0,1,0,0,1],[0,1,1,1,1],[0,1,0,1,1]]
getMaxSize(matrix)
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