Google 2016 面试题5 | 岛屿计数2

Google 2016 面试题5 | 岛屿计数2

题目描述

给出一个m行n列的网格地图,每个位置为0或1,0表示海水1表示陆地。一开始地图全为0(没有陆地)。每次在一个位置加入一块陆地,返回此时地图中陆地的总块数(相邻陆地统计时为同一块陆地)。

Example:

操作#1: addLand(0, 0) turns the water at grid[0][0] into a land.


操作#2: addLand(0, 1) turns the water at grid[0][1] into a land.


操作#3: addLand(1, 2) turns the water at grid[1][2] into a land.


操作#4: addLand(2, 1) turns the water at grid[2][1] into a land.


返回答案数组: [1, 1, 2, 3]
你可以做到复杂度O(k log mn)吗?其中k为操作次数。


分析解答

对于一个静态的地图,统计岛屿个数可以使用dfs(类似于寻找一个图中的连通块个数),算法复杂度是O(m*n)。但是对于一个不断更新的地图,如果我们每次重新统计连通块个数,复杂度为O(m*n*k),其中k为总操作个数。考虑到每次只有一个位置发生变化(从0变为1),完全不必重新统一,该陆地的产生职能影响周围四个位置。假设该陆地周围有t(p至多为4)个不连通的岛屿,那么该陆地为把这四个不同点岛屿合并为一个岛屿,使得总岛屿数下降t-1个。因此我们需要维护岛屿之间的连通性,自然的我们想到了并查集。并查集是一种解决此类问题的强力数据结构,以此题为例,初始时每个位置都是独立的、互不连通的,每个位置都有一个标签来identify自己,记录在fa数组中,fa[i]为i。当两个位置p、q相邻且都为1时,这两个位置需要统一它们的标签(表示这两个岛屿合并),即fa[p] = q。但是p、q的标签可能已经被修改,因此我们需要通过getfather函数递归找到它们的真实标签(getfather(i)的返回值也称为i的祖先),合并操作变为fa[getfather(p)] = getfather(q)。为了防止最坏情况下每次调用getfather函数都要经过m*n次递归,我们可以采用路径压缩的方法(详见代码中getfather函数),使得每个位置到其祖先的距离始终为一个很小的常数(与m、n无关)。本题中总体时间复杂度为O(m*n+k),其中每次并查集的查询复杂度为一个常数(不超过4)。


参考代码 

Google 2016 面试题5 | 岛屿计数2_第1张图片


面试官角度分析

本题考查对数据结构并查集的了解和运用,给出正确算法可以达到hire。如果是用宽度优先搜索,那么只是暴力中等的水平。



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