Question

我正在自学编程，为初学者准备一本书。我在Arrays章节之后的最后一项任务是：

 // Find the biggest area of adjacent numbers in this matrix:
int[][] matrix = {
        {1,3,2,2,2,4},
        {3,3,3,2,4,4},
        {4,3,1,2,3,3}, // --->13 times '3';
        {4,3,1,3,3,1},
        {4,3,3,3,1,1}

作为我的提示 - 使用DFS或BFS算法。在我阅读了他们并看到他们的许多实现后，我得到了这个想法，但对于一个初学者来说这太过于压倒性。我为我的任务找到了解决方案，在我多次运行程序后，我理解它是如何工作的，现在我可以自己解决问题了。虽然，我很高兴这个解决方案帮助我学习了递归，但我想知道下面的代码是否可以迭代修改，如果是这样，你能给我提示如何做到这一点吗？提前谢谢。

public class Practice {

private static boolean[][] visited = new boolean[6][6];
private static int[] dx = {-1,1,0,0};
private static int[] dy = {0,0,-1,1};
private static int newX;
private static int newY;

public static void main(String[] args){
 // Find the biggest area of adjacent numbers in this matrix:
 int[][] matrix = {
        {1,3,2,2,2,4},
        {3,3,3,2,4,4},
        {4,3,1,2,3,3}, // --->13 times '3';
        {4,3,1,3,3,1},
        {4,3,3,3,1,1}

};

int current = 0;
int max = 0;

for (int rows = 0; rows < matrix.length;rows++){
    for(int cols = 0; cols < matrix[rows].length;cols++){

        if (visited[rows][cols] == false){
            System.out.printf("Visited[%b] [%d] [%d] %n", visited[rows]
       [cols],rows,cols);
            current = dfs(matrix,rows,cols,matrix[rows][cols]);
            System.out.printf("Current is [%d] %n", current);
            if(current > max){
                System.out.printf("Max is : %d %n ", current);
                max = current;
            }

        }
    }   
}       
        System.out.println(max);
}
static int dfs(int[][] matrix,int x, int y, int value){         

    if(visited[x][y]){
        System.out.printf("Visited[%d][%d] [%b] %n",x,y,visited[x][y]);
        return 0;
    } else {
        visited[x][y] = true;
        int best = 0;
        int bestX = x;
        int bestY = y;

        for(int i = 0; i < 4;i++){
             //dx = {-1,1,0,0};
             //dy = {0,0,-1,1};
            int modx = dx[i] + x;
            System.out.printf(" modx is : %d %n", modx);
            int mody = dy[i] + y;
            System.out.printf(" mody is : %d %n", mody);
            if( modx == -1 || modx >= matrix.length || mody == -1 || mody >= 
             matrix[0].length){
                continue;
            }
            if(matrix[modx][mody] == value){
                System.out.printf("Value is : %d %n",value);
                int v = dfs(matrix,modx,mody,value);
                System.out.printf(" v is : %d %n",v);
                best += v;
                System.out.printf("best is %d %n",best);
            }

            newX = bestX;
            System.out.printf("newX is : %d %n",newX);
            newY = bestY;
            System.out.printf("newY is : %d %n",newY);
        }
        System.out.printf("Best + 1 is  : %d %n ",best + 1);
            return best + 1;
    }


}
}

Answer 1

如果你在维基百科页面上查看Depth-first search下的伪代码部分，他们就有了一个DFS算法迭代检验的例子。应该能够找到解决方案。

*编辑

要使其迭代，您可以执行以下操作：

procedure DFS-iterative(matrix, x, y):
  let S be a stack
  let value = 0
  if !visited[v.x, v.y]
    S.push(position(x,y))
  while S is not empty
    Position v = S.pop()
    value += 1
    for all valid positions newPosition around v 
      S.push(newPosition)
  return value

每次在递归方法中调用dfs()方法时，都应该调用S.push()。您可以按如下方式创建类位置

class Position{
  int x;
  int y;
  public Position(int x, int y){
    this.x = x;
    this.y = y;
  }
  //getters and setters omitted for brevity
}

并使用内置的java类java.util.Stack来简化它。

Stack<Position> s = new Stack<Position>();

如果您想使用BFS而不是DFS，您可以简单地将堆栈更改为队列，您将获得所需的结果。 This link对堆栈和队列有一个非常好的解释，并且在您了解该主题时可能会很有用。

Answer 2

我假设你正在寻找一个BFS解决方案，因为你已经有了一个可行的DFS，而且BFS是迭代的，而DFS是递归的（或者至少，更容易递归地实现）。

用于测量区域大小的（未经测试的）BFS代码可以是：

public static int regionSize(int[][] matrix, 
        int row, int col, HashSet<Point> visited) {

    ArrayDeque<Point> toVisit = new ArrayDeque<>();
    toVisit.add(new Point(col, row));
    int regionColor = matrix[col][row];
    int regionSize = 0;
    while ( ! toVisit.isEmpty()) {
      Point p = toVisit.removeFirst(); // use removeLast() to emulate DFS
      if ( ! visited.contains(p)) {
         regionSize ++;
         visited.add(p);
         // now, add its neighbors
         for (int[] d : new int[][] {{1, 0}, {0, 1}, {-1, 0}, {0, -1}}) {
            int nx = p.x + d[0];
            int ny = p.y + d[1];
            if (nx >= 0 && nx < matrix[0].length 
                && ny >= 0 && ny < matrix.length 
                && matrix[ny][nx] == regionColor) {
                toVisit.addLast(new Point(nx, ny)); // add neighbor
            }
         }
      }
   }
   return regionSize;
}

请注意，您可以通过更改单行将（基于队列的）BFS更改为迭代DFS。在递归DFS中，您将使用程序堆栈来跟踪显式堆栈/双端队列的toVisit整数。您可以通过添加System.out.println来跟踪算法的进度来测试。

上面，我使用了Point而不是boolean[][]数组的HashSet，但您可以随意使用最简单的数组。

使用DFS算法在矩阵中查找相邻数字的最大区域

2 个答案: