C++解决《最大正方形》问题(动态规划)

No.221《最大正方形》;题型:动态规划

  • 题目
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  • 题解代码

题目

在一个由 ‘0’ 和 ‘1’ 组成的二维矩阵内,找到只包含 ‘1’ 的最大正方形,并返回其面积。

示例 1:

C++解决《最大正方形》问题(动态规划)_第1张图片

输入:matrix = [[“1”,“0”,“1”,“0”,“0”],[“1”,“0”,“1”,“1”,“1”],[“1”,“1”,“1”,“1”,“1”],[“1”,“0”,“0”,“1”,“0”]]
输出:4

示例 2:

C++解决《最大正方形》问题(动态规划)_第2张图片

输入:matrix = [[“0”,“1”],[“1”,“0”]]
输出:1

示例 3:

输入:matrix = [[“0”]]
输出:0

提示:

m == matrix.length
n == matrix[i].length
1 <= m, n <= 300
matrix[i][j] 为 ‘0’ 或 ‘1’

题解思路(动态规划)

1.返回只包含“1”的最大正方形的面积,需要找到其边长,然后返回其平方即可;

2.使用动态规划的思想,用 dp[i][j] 表示以 (i,j) 为右下角,且只包含1的正方形的边长最大值,遍历计算出所有dp[i][j] 的值,那么其中的最大值即为矩阵中只包含1的正方形的边长最大值,其平方即为最大正方形的面积;

3.由以上思路设计动态规划方法:

dp[i][j]=1; //左边界和上边界
dp[i][j]= min ( dp[i-1][j] , dp[i][j-1] , dp[i-1][j-1] ) +1 //其他情况

例如:

0 1 1 1 0
1 1 1 1 0
0 1 1 1 1
0 1 1 1 1
0 0 1 1 1
对应的 dp 值如下。
0 1 1 1 0
1 1 2 2 0
0 1 2 3 1
0 1 2 3 2
0 0 1 2 3

题解代码

class Solution {
public:
    int maximalSquare(vector<vector<char>>& matrix) {
        if (matrix.size() == 0 || matrix[0].size() == 0) {     
            return 0;
        }
        int maxSide = 0;         //最小边长
        int rows = matrix.size(), columns = matrix[0].size();   //行、列元素数
        vector<vector<int>> dp(rows, vector<int>(columns));     //动态规划数组dp[i][j]
        for (int i = 0; i < rows; i++) {
            for (int j = 0; j < columns; j++) {
                if (matrix[i][j] == '1') {           //若此数为1,则以此为右下角,寻找正方形的最大边长
                    if (i == 0 || j == 0) {
                        dp[i][j] = 1;                 //左、上边界,dp为1
                    } else {                         //此位置dp值为左、上、左上元素dp值最小一个的值+1
                        dp[i][j] = min(min(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]), dp[i - 1][j - 1]) + 1;
                    }
                    maxSide = max(maxSide, dp[i][j]);      //更新最大边长
                }
            }
        }
        int maxSquare = maxSide * maxSide;
        return maxSquare;                 //返回最大面积
    }
};

时间复杂度:o(mn)
时间复杂度:o(mn)
C++解决《最大正方形》问题(动态规划)_第3张图片

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode-cn.com/problems/maximal-square
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