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  • 221. Maximal Square


    July-29-2019

    以i j为当前位置,它为右下角组成的最大的正方形是,如果上左斜上3个位置都是1,那么它的最大长度取决于刚才3个点里面最小的+它自己的1.
    就是这个DP规则,不是很难。 理论上说这种二维的DP,只需要2行或者2列作为DP保存上一轮的值就行,就是滚动。

        public int maximalSquare(char[][] matrix) {
            if (matrix.length == 0 || matrix[0].length == 0) return 0;
            int res = 0;
            int col = matrix[0].length;
            int[][] dp = new int[2][col];
            
            for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {
                for (int j = 0; j < col; j++) {
                    if (matrix[i][j] == '0') {
                        dp[i%2][j] = 0;
                    } else {
                        int l = i - 1;
                        int u = j - 1;
                        dp[i%2][j] = 1;
                        if (l >= 0 && u >= 0 && matrix[l][u] == '1' && matrix[l][j] == '1' && matrix[i][u] == '1') {
                            dp[i%2][j] += Math.min(Math.min(dp[l%2][j], dp[l%2][u]), dp[i%2][u]);
                        }
                    
                    }
                    res = Math.max(res, dp[i%2][j]);
                }
            }
            return res * res;
        }
    

    OLD

    用DP. Trcky的地方是dp[i][j]保存的是以此格为右下的正放心的最大边长。
    格子本身是0,自然就是0= =
    不是0的话,他的值取决于3个方向的最小值:上面,左面,左上。分别是dp[i-1][j], dp[i][j-1], dp[i-1][j-1]。

    用2D dp array记录的话,每次3个方向选最小+1。

    然后用滚动2D array...

    滚动数组需要注意设定每个方向的初始状态,剩下的用%连脑子都不用动。。

    第一行另算,每行第一个另算。。

    public class Solution {
        public int maximalSquare(char[][] matrix) {
            if (matrix.length <= 0) return matrix.length;
            
            int row = matrix.length;
            int col = matrix[0].length;
            
            int[][] dp = new int[2][col];
            
            int res = 0;
            
            for (int j = 0; j < col; j++) {
                dp[0][j] = matrix[0][j] - '0';
                res = Math.max(res, dp[0][j]);
            }
            
            for (int i = 1; i < row; i++) {
                
                dp[i%2][0] = matrix[i][0] - '0';
                res = Math.max(dp[i%2][0], res);
                
                for (int j = 1; j < col; j++) {
                    if (matrix[i][j] == '0') {
                        dp[i%2][j] = 0;
                    } else {
                        dp[i%2][j] = Math.min(dp[(i-1)%2][j], Math.min(dp[i%2][j-1], dp[(i-1)%2][j-1])) + 1;
                    }
                    res = Math.max(dp[i%2][j], res);
                }
            }
            
            return res * res;
            
        }
    }
    

    一刷。

    一开始没看见是正方形,以为是矩形,看提示是DP,想到蓄水池那个题上了,结果发现是正方形,那就容易很多了。

    2-D dp array.

    dp[i][j]为右下角的最大正方形的边长。

    从它左,上,左上3个方向取最小。

    dp[i][j] = minimum(dp[i-1][j],dp[i][j-1],dp[i-1][j-1]) 然后要+1,因为还有他自己。。

    当然如果它是0,那么就没法组成正正方形,直接=0.

    public class Solution 
    {
        public int maximalSquare(char[][] matrix) 
        {
            if(matrix.length == 0) return 0;
            int[][] dp = new int[matrix.length][matrix[0].length];
            
            int max = 0;
            for(int i = 0; i < matrix.length;i++)
                for(int j = 0 ; j < matrix[0].length;j++)
                {
                    dp[i][j] = matrix[i][j] == '1'? 1:0;
                    max = Math.max(max,dp[i][j]);
                }
                
    
            for(int i = 1; i < dp.length;i++)
            {
                for(int j = 1; j < dp[0].length;j++)
                {
                    if(dp[i][j] == 0) continue;
            
                    dp[i][j] = Math.min(dp[i][j-1],Math.min(dp[i-1][j-1],dp[i-1][j]))+1;
                    max = Math.max(max,dp[i][j]);
                }
            }
            
            return max*max;
                
        }
    }
    

    标准答案里面是不需要用MN extra space

    用1D也能做。

    A B
    C D E
    大概意思是dp[i][j]是D,我们从A B C中得出。
    运算D的前一个是C,E的前一个是D,可以通过temp variable to keep.那其实只需要上面一行A B...来保留就OK了。

    标准答案里DP的长度比原来长度大1,这样可以解决每行第一个的取舍。

    我没想到这个,手动解决,还挺麻烦的。

    A B
    C D 来说,A是PREV,B是DP[J] C是DP[J-1](上一步的DP[J])

    但是每行第一个又不是这个规律,因为每行第一个的DP[J-1]明显不是从上一步算算出来的。

    所以每行第一个来说 C是PREV A是上一行开始记录的matrix[i][0],B是正确的。

    public class Solution 
    {
        public int maximalSquare(char[][] matrix) 
        {
            if(matrix.length == 0) return 0;
            int[] dp = new int[matrix[0].length];
            
            int max = 0;
            for(int i = 0; i < matrix[0].length;i++)
            {
                dp[i] = matrix[0][i] == '1'? 1:0;
                max = Math.max(max,dp[i]);       
            }
            int upFirst = 0;
            for(int i = 1; i < matrix.length;i++)
            {
                int prev = matrix[i][0] == '1'? 1:0;
                for(int j = 1; j < matrix[0].length;j++)
                {
                    
                    if(matrix[i][j] == '0')
                    {
                        prev = dp[j];
                        dp[j] = 0;
                    
                    }
                    else
                    {
                        int temp = Math.min(dp[j],Math.min(dp[j-1],prev))+1;
                        prev = dp[j];
                        dp[j] = temp;
                        max = Math.max(max,dp[j]);
                    }
                
                    if(j == matrix[0].length-1) dp[0] = matrix[i][0] == '1'? 1:0;
                    
                }
                
            }
            
            return max*max;
                
        }
    }
    


    这个题做得不好。

    一开始尝试滚动DP数组,失败,就决定先算普通的,结果太不细心,瞎鸡巴做。

    dp[i][j]为i,j为右下角坐标的正方形,他的值取决于(i,j-1), (i-1,j), (i-1, j-1)中最小的一个。

    当然如果他自己(i,j)是0,那就是0.

    public class Solution {
        public int maximalSquare(char[][] matrix) {
            if (matrix.length == 0) return 0;
            
            int m = matrix.length;
            int n = matrix[0].length;
            int[][] dp = new int[m][n];
            
            for (int i = 0; i < m; i++) {
                for (int j = 0; j < n; j++) {
                    if (matrix[i][j] == '0') {
                        dp[i][j] = 0;
                    } else {
                        dp[i][j] = 1;
                    }
                }
            }
            
            int res = 0;
            for (int i = 1; i < m; i++) {
                for (int j = 1; j < n; j++) {
                    if (dp[i][j] != 0) {
                        dp[i][j] = Math.min(dp[i-1][j], Math.min(dp[i][j-1], dp[i-1][j-1])) + 1;
                        res = Math.max(res, dp[i][j]);
                    }
                }
            }
            
            return res * res;
        }
    }
    

    最后返还结果是边长 * 边长,我返还一个边长然后debug半天。

    现在试试滚动数组。

    首先要知道不需要保存二维,保存两行就行了,然后每行使用滚动数组。

    public class Solution {
        public int maximalSquare(char[][] matrix) {
            if (matrix.length == 0) return 0;
            int m = matrix.length;
            int n = matrix[0].length;
            
            int[][] dp = new int[2][n];
            
            int res = 0;
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                dp[0][j] = matrix[0][j] - '0';
                res = Math.max(dp[0][j], res);
            }
            
            for (int i = 1; i < m; i++) {
                dp[i%2][0] = matrix[i][0] - '0';
                res = Math.max(dp[i%2][0], res);
                for (int j = 1; j < n; j++) {
                    if (matrix[i][j] == '0') {
                        dp[i % 2][j] = 0;
                    } else {
                        dp[i % 2][j] = Math.min(dp[(i-1) % 2][j], 
                                       Math.min(dp[i%2][j-1], dp[(i-1) % 2][j-1])) + 1;
                    }
                    res = Math.max(dp[i % 2][j], res);
                }
            }
            
            return res * res;
        }
    }
    
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