Question

我试图解决编程竞赛问题。我几乎是这个部门的菜鸟（我想我有很多需要学习的东西）。我试图解决这个问题，其中包括读取2D数组（n x m）并找出其中的blob。 Blob由连续点亮的像素（由#表示）形成。未点亮的像素（由.表示）。我尝试使用递归方法Blob::form()找到blob。示例输入可能如下所示

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6 6
#...#.
.#.#.#
##..#.
......
.#.#.#
#...#.

我匆匆想出了解决方案。它并不多。但一如既往，它在最糟糕的情况n = m = 1000失败，所有字符都是#。 1000 x 1000版本：

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我假设的问题是堆栈溢出。我发现程序在形成blob时崩溃了。

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;
int pat[1000][1000],n,m;
char a[1000][1000];

struct point
{
    int x,y;
};

bool inBounds(point p)
{
    if(p.x < n && p.x >=0 && p.y < m && p.y >= 0) return true;
    else return false;
}
bool isAblob(int i,int j)
{
    point p[8];
    p[0].x = i-1; p[0].y =  j;
    p[1].x = i+1; p[1].y =  j;
    p[2].x = i+1; p[2].y =  j+1;
    p[3].x = i-1; p[3].y =  j-1;
    p[4].x = i-1; p[4].y =  j+1;
    p[5].x = i+1; p[5].y =  j-1;
    p[6].x = i; p[6].y =  j-1;
    p[7].x = i; p[7].y =  j+1;

    for(int k=0;k<8;k++)
    {
        if(inBounds(p[k]))
        {
            if(a[p[k].x][p[k].y] == '#') return true;
        }
    }
    return false;
}


class Blob
{
public:
    long long int pow;

    Blob(int i, int j)
    {
        this->pow = 0;
        point po;
        po.x=i;
        po.y=j;
        this->form(&po);
    }

    int getPow()
    {
        return this->pow;
    }

    void form ( point *p)
    {
        if(inBounds(*p))
        {
            if(a[p->x][p->y] == '#' && !pat[p->x][p->y])
            {
                a[p->x][p->y] = 1;
                this->pow++;
                point *e = new point;
                e->x = p->x-1; e->y =  p->y;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x+1; e->y =  p->y;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x+1; e->y =  p->y+1;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x-1; e->y =  p->y-1;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x-1; e->y =  p->y+1;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x+1; e->y =  p->y-1;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x; e->y =  p->y-1;if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
                e->x = p->x; e->y =  p->y+1;
                if(pat[e->x][e->y] == 0)form(e);
            }
        }
        return;
    }
};

int main()
{
    int t;

    cin >> t;
    for (int q = 0; q < t; q++)
    {
        cin >> n >> m;
        int bnum = 0;
        Blob *b[(n*m)/2];
        vector <int> pows;
        cin.get();
        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            for(int j = 0; j<m;j++)
            {
                a[i][j] = cin.get();
                pat[i][j] = 0;
            }
            cin.get();
        }


        for(int i=0;i<n;i++)
        {
            for(int j = 0; j<m;j++)
            {
                if(a[i][j] == '#' && pat[i][j] == 0)
                {
                    if(isAblob(i,j))
                    {
                        bnum++;
                        b[bnum] = new Blob(i,j);
                        pows.push_back(b[bnum]->getPow());
                    }
                    else continue;
                }
                else continue;
            }
        }
        sort(pows.begin(),pows.end());
        cout << endl << bnum;

        for(int i=1;i<=bnum;i++)
        {
            if(i==1) cout << endl;
            if(i!=1) cout << " ";
            cout << pows[i-1];
        }
    }
}

我确信我的代码错误且效率低下。我想知道是否有人能够让我了解如何在将来避免这些问题。更好的实现也很有帮助。但我正在寻找的是将来避免堆栈溢出的技巧。

Answer 1

在我看来，整数矩阵pat[][]被初始化为全零，在几个地方进行了测试，但从未设置为其他任何零。因此，Blob构造函数调用form()，它几乎无条件地调用自身，直到发生崩溃。我说＆＃34;几乎＆＃34;因为还有其他条件导致递归调用，但最后一次检查（pat中的值）总是成功。

我读得太快，如果是这样，我会谦卑地接受我的殴打。 ; - ）

Answer 2

在不改变程序逻辑的情况下避免递归的一种简单方法是直接使用堆栈数据结构，而不是通过调用堆栈。

以下是您在表单函数中使用std::stack的Blob类的修改版本：

class Blob
{
public:
    long long int pow;

    Blob(int i, int j)
    {
        this->pow = 0;
        point po;
        po.x=i;
        po.y=j;
        this->form(po);
    }

    int getPow()
    {
        return this->pow;
    }

    void form (point p)
    {
        std::stack<point> s;
        s.push(p);

        while (!s.empty())
        {
            p=s.top();
            s.pop();

            if (!inBounds(p))
                continue;

            if(a[p.x][p.y] == '#' && !pat[p.x][p.y])
            {
                a[p.x][p.y] = 1;
                this->pow++;
                point e;
                e.x = p.x-1;    e.y =  p.y;     if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x+1;    e.y =  p.y;     if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x+1;    e.y =  p.y+1;   if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x-1;    e.y =  p.y-1;   if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x-1;    e.y =  p.y+1;   if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x+1;    e.y =  p.y-1;   if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x;      e.y =  p.y-1;   if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
                e.x = p.x;      e.y =  p.y+1;   if(pat[e.x][e.y] == 0)s.push(e);
            }

        }
    }
};

请注意，这也可以解决您的内存泄漏问题。

一般来说，你试图解决的问题似乎是找到一个方形邻域的“连通组件”。通常，你使用disjoint-set data-structure来解决这个问题，它不需要堆栈或递归。有了这个，你只需扫描一次该字段就可以获得所有连接组件的大小，而不仅仅是一个你检查blob的地方。

如何避免此代码中的堆栈溢出，（递归函数）

2 个答案: