מרחק התא הקרוב ביותר בעל 1 במטריצה בינארית
נסה את זה ב-GfG Practice 
תְפוּקָה
תְפוּקָה
נתון בינארי רֶשֶׁת[][] . מצא את המרחק של הקרוב ביותר 1 ברשת עבור כל תא.
המרחק מחושב כ |i 1 - אני 2 | + |j 1 - י 2 | איפה אני 1 י 1 הם מספר השורה ומספר העמודה של התא הנוכחי ו-i 2 י 2 הם מספר השורה ומספר העמודה של התא הקרוב ביותר בעל ערך 1.
פֶּתֶק: צריך להיות לפחות תא אחד עם ערך 1 ברשת.
דוגמאות:
קֶלֶט: רשת[][] = [[0 1 1 0]
[1 1 0 0]
[0 0 1 1]]
תְפוּקָה: [[1 0 0 1]
[0 0 1 1]
[1 1 0 0]]
הֶסבֵּר:
לתא (0 1) יש 1 הקרוב ביותר בתא (0 0) - מרחק = |0-0| + |0-1| = 1
לתא (0 2) יש 1 הקרוב ביותר בתא (0 3) - מרחק = |0-0| + |3-2| = 1
לתא (1 0) יש 1 הקרוב ביותר בתא (0 0) - מרחק = |1-0| + |0-0| = 1
לתא (1 1) יש 1 הקרוב ביותר בתא (1 2) - מרחק = |1-1| + |1-2| = 1
לתא (2 2) יש 1 הקרוב ביותר בתא (2 1) - מרחק = |2-2| + |2-1| = 1
לתא (2 3) יש 1 הקרוב ביותר בתא (1 3) - מרחק = |2-1| + |3-3| = 1
השאר כולם הם תאים עם 1 ולכן המרחק שלהם מהתא הקרוב ביותר שיש לו 1 הוא 0.קֶלֶט: רשת[][] = [[1 0 1]
[1 1 0]
[1 0 0]]
תְפוּקָה: [[0 1 0]
[0 0 1]
[0 1 2]]
הֶסבֵּר:
לתא (0 0) יש 1 הקרוב ביותר בתא (0 1) - מרחק = |0-0| + |0-1| = 1
לתא (0 2) יש 1 הקרוב ביותר בתא (0 1) - מרחק = |0-0| + |2-1| = 1
לתא (1 0) יש 1 הקרוב ביותר בתא (0 1) - מרחק = |1-0| + |0-1| = 2
לתא (1 1) יש 1 הקרוב ביותר בתא (1 2) - מרחק = |1-1| + |1-2| = 1
לתא (2 0) יש 1 הקרוב ביותר בתא (2 1) - מרחק = |2-2| + |2-1| = 1
לתא (2 2) יש 1 הקרוב ביותר בתא (2 1) - מרחק = |2-2| + |2-1| = 1
השאר כולם הם תאים עם 1 ולכן המרחק שלהם מהתא הקרוב ביותר שיש לו 1 הוא 0.
תוכן עניינים
- [גישה נאיבית] - O((n*m)^2) זמן ו-O(n*m) מרחב
- [גישה צפויה] - שימוש בחיפוש רוחב ראשון - O(n * m) זמן ו-O(n * m) מרחב
[גישה נאיבית] - O((n*m)^2) זמן ו-O(n*m) מרחב
C++הרעיון הוא לחצות את כל הרשת ולחשב את המרחק של כל תא ל-1 הקרוב ביותר:
- אם התא מכיל 1 המרחק שלו הוא 0.
- אם התא מכיל 0 נעבור את כל הרשת כדי למצוא את התא הקרוב ביותר שמכיל 1.
- עבור כל תא 0 חשב את המרחק במנהטן לכל התאים עם 1 ולקח את המרחק המינימלי.
אחסן את המרחק המינימלי הזה בתא המתאים של מטריצת התוצאה. חזור על הפעולה עבור כל התאים ברשת.
//Driver Code Starts #include #include #include using namespace std ; //Driver Code Ends vector < vector < int >> nearest ( vector < vector < int >> & grid ) { int n = grid . size (); int m = grid [ 0 ]. size (); vector < vector < int >> ans ( n vector < int > ( m INT_MAX )); // visit each cell of the grid for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { for ( int j = 0 ; j < m ; j ++ ) { // if the cell has 1 // then the distance is 0 if ( grid [ i ][ j ] == 1 ) { ans [ i ][ j ] = 0 ; continue ; } // iterate over all the cells // and find the distance of the nearest 1 for ( int k = 0 ; k < n ; k ++ ) { for ( int l = 0 ; l < m ; l ++ ) { if ( grid [ k ][ l ] == 1 ) { ans [ i ][ j ] = min ( ans [ i ][ j ] abs ( i - k ) + abs ( j - l )); } } } } } return ans ; } //Driver Code Starts int main () { vector < vector < int >> grid = {{ 0 1 1 0 } { 1 1 0 0 } { 0 0 1 1 }}; vector < vector < int >> ans = nearest ( grid ); for ( int i = 0 ; i < ans . size (); i ++ ) { for ( int j = 0 ; j < ans [ i ]. size (); j ++ ) { cout < < ans [ i ][ j ] < < ' ' ; } cout < < endl ; } return 0 ; } //Driver Code Ends
Java //Driver Code Starts import java.util.ArrayList ; class GFG { //Driver Code Ends static ArrayList < ArrayList < Integer >> nearest ( int [][] grid ) { int n = grid . length ; int m = grid [ 0 ] . length ; ArrayList < ArrayList < Integer > > ans = new ArrayList <> (); // initialize all cells with maximum value for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { ArrayList < Integer > row = new ArrayList <> (); for ( int j = 0 ; j < m ; j ++ ) { row . add ( Integer . MAX_VALUE ); } ans . add ( row ); } // visit each cell of the grid for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { for ( int j = 0 ; j < m ; j ++ ) { // if the cell has 1 distance is 0 if ( grid [ i ][ j ] == 1 ) { ans . get ( i ). set ( j 0 ); continue ; } // iterate over all cells to find nearest 1 for ( int k = 0 ; k < n ; k ++ ) { for ( int l = 0 ; l < m ; l ++ ) { if ( grid [ k ][ l ] == 1 ) { int distance = Math . abs ( i - k ) + Math . abs ( j - l ); if ( distance < ans . get ( i ). get ( j )) { ans . get ( i ). set ( j distance ); } } } } } } return ans ; } //Driver Code Starts public static void main ( String [] args ) { int [][] grid = { { 0 1 1 0 } { 1 1 0 0 } { 0 0 1 1 } }; ArrayList < ArrayList < Integer > > ans = nearest ( grid ); for ( ArrayList < Integer > row : ans ) { for ( Integer val : row ) { System . out . print ( val + ' ' ); } System . out . println (); } } } //Driver Code Ends
Python def nearest ( grid ): n = len ( grid ) m = len ( grid [ 0 ]) ans = [[ float ( 'inf' )] * m for _ in range ( n )] # visit each cell of the grid for i in range ( n ): for j in range ( m ): # if the cell has 1 # then the distance is 0 if grid [ i ][ j ] == 1 : ans [ i ][ j ] = 0 continue # iterate over all the cells # and find the distance of the nearest 1 for k in range ( n ): for l in range ( m ): if grid [ k ][ l ] == 1 : ans [ i ][ j ] = min ( ans [ i ][ j ] abs ( i - k ) + abs ( j - l )) return ans #Driver Code Starts if __name__ == '__main__' : grid = [[ 0 1 1 0 ] [ 1 1 0 0 ] [ 0 0 1 1 ]] ans = nearest ( grid ) for i in range ( len ( ans )): for j in range ( len ( ans [ i ])): print ( ans [ i ][ j ] end = ' ' ) print () #Driver Code Ends
C# //Driver Code Starts using System ; using System.Collections.Generic ; class GfG { //Driver Code Ends static List < List < int > > nearest ( int [ ] grid ) { int n = grid . GetLength ( 0 ); int m = grid . GetLength ( 1 ); List < List < int > > ans = new List < List < int > > (); for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { List < int > row = new List < int > (); for ( int j = 0 ; j < m ; j ++ ) { row . Add ( int . MaxValue ); } ans . Add ( row ); } // Visit each cell of the grid for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { for ( int j = 0 ; j < m ; j ++ ) { // If the cell has 1 distance is 0 if ( grid [ i j ] == 1 ) { ans [ i ][ j ] = 0 ; continue ; } // iterate over all the cells // and find the distance of the nearest 1 for ( int k = 0 ; k < n ; k ++ ) { for ( int l = 0 ; l < m ; l ++ ) { if ( grid [ k l ] == 1 ) { int distance = Math . Abs ( i - k ) + Math . Abs ( j - l ); if ( distance < ans [ i ][ j ]) { ans [ i ][ j ] = distance ; } } } } } } return ans ; } //Driver Code Starts static void Main () { int [ ] grid = { { 0 1 1 0 } { 1 1 0 0 } { 0 0 1 1 } }; List < List < int > > ans = nearest ( grid ); for ( int i = 0 ; i < ans . Count ; i ++ ) { for ( int j = 0 ; j < ans [ i ]. Count ; j ++ ) { Console . Write ( ans [ i ][ j ] + ' ' ); } Console . WriteLine (); } } } //Driver Code Ends
JavaScript function nearest ( grid ) { let n = grid . length ; let m = grid [ 0 ]. length ; let ans = new Array ( n ); for ( let i = 0 ; i < n ; i ++ ) { ans [ i ] = new Array ( m ). fill ( Infinity ); } // visit each cell of the grid for ( let i = 0 ; i < n ; i ++ ) { for ( let j = 0 ; j < m ; j ++ ) { // if the cell has 1 // then the distance is 0 if ( grid [ i ][ j ] === 1 ) { ans [ i ][ j ] = 0 ; continue ; } // iterate over all the cells // and find the distance of the nearest 1 for ( let k = 0 ; k < n ; k ++ ) { for ( let l = 0 ; l < m ; l ++ ) { if ( grid [ k ][ l ] === 1 ) { ans [ i ][ j ] = Math . min ( ans [ i ][ j ] Math . abs ( i - k ) + Math . abs ( j - l )); } } } } } return ans ; } // Driver Code //Driver Code Starts let grid = [ [ 0 1 1 0 ] [ 1 1 0 0 ] [ 0 0 1 1 ] ]; let ans = nearest ( grid ); for ( let i = 0 ; i < ans . length ; i ++ ) { console . log ( ans [ i ]. join ( ' ' )); } //Driver Code Ends
תְפוּקָה
1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0
[גישה צפויה] - שימוש בחיפוש רוחב ראשון - O(n * m) זמן ו-O(n * m) מרחב
C++ניתן לפתור את הבעיה ביעילות באמצעות גישת BFS מרובת מקורות. כל תא ברשת מטופל כצומת עם קצוות המחברים תאים סמוכים (למעלה למטה משמאל לימין). במקום להריץ חיפוש נפרד עבור כל תא 0, אנו מעמידים בתור את כל התאים המכילים 1 בהתחלה ומבצעים BFS בודד ממספר המקורות הללו בו זמנית. כאשר ה-BFS מתרחב שכבה אחר שכבה, אנו מעדכנים את המרחק של כל תא 0 שלא ביקר כך שיהיה אחד יותר מהמרחק של האב שלו. זה מבטיח שכל תא מקבל את המרחק המינימלי ל-1 הקרוב בצורה אופטימלית ויעילה.
//Driver Code Starts #include #include #include #include using namespace std ; //Driver Code Ends vector < vector < int >> nearest ( vector < vector < int >> & grid ) { int n = grid . size (); int m = grid [ 0 ]. size (); vector < vector < int >> ans ( n vector < int > ( m INT_MAX )); // to store the indices of the cells having 1 queue < pair < int int >> q ; // visit each cell of the grid for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { for ( int j = 0 ; j < m ; j ++ ) { // if the cell has 1 // then the distance is 0 if ( grid [ i ][ j ] == 1 ) { ans [ i ][ j ] = 0 ; q . push ({ i j }); } } } // iterate over all the cells // and find the distance of the nearest 1 while ( ! q . empty ()) { int len = q . size (); for ( int i = 0 ; i < len ; i ++ ) { int x = q . front (). first ; int y = q . front (). second ; q . pop (); // check all the four directions vector < vector < int >> directions = {{ 0 1 } { 0 -1 } { 1 0 } { -1 0 }}; for ( int j = 0 ; j < directions . size (); j ++ ) { int dx = directions [ j ][ 0 ]; int dy = directions [ j ][ 1 ]; // if the cell is within the grid // and the distance is not calculated yet if ( x + dx >= 0 && x + dx < n && y + dy >= 0 && y + dy < m && ans [ x + dx ][ y + dy ] == INT_MAX ) { ans [ x + dx ][ y + dy ] = ans [ x ][ y ] + 1 ; q . push ({ x + dx y + dy }); } } } } return ans ; } //Driver Code Starts int main () { vector < vector < int >> grid = {{ 0 1 1 0 } { 1 1 0 0 } { 0 0 1 1 }}; vector < vector < int >> ans = nearest ( grid ); for ( int i = 0 ; i < ans . size (); i ++ ) { for ( int j = 0 ; j < ans [ i ]. size (); j ++ ) { cout < < ans [ i ][ j ] < < ' ' ; } cout < < endl ; } return 0 ; } //Driver Code Ends
Java //Driver Code Starts import java.util.ArrayList ; import java.util.Queue ; import java.util.LinkedList ; import java.util.Arrays ; class GfG { //Driver Code Ends static ArrayList < ArrayList < Integer >> nearest ( int [][] grid ) { int n = grid . length ; int m = grid [ 0 ] . length ; int [][] ans = new int [ n ][ m ] ; for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { Arrays . fill ( ans [ i ] Integer . MAX_VALUE ); } // to store the indices of the cells having 1 Queue < int []> q = new LinkedList <> (); // visit each cell of the grid for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { for ( int j = 0 ; j < m ; j ++ ) { // if the cell has 1 // then the distance is 0 if ( grid [ i ][ j ] == 1 ) { ans [ i ][ j ] = 0 ; q . add ( new int [] { i j }); } } } // iterate over all the cells // and find the distance of the nearest 1 while ( ! q . isEmpty ()) { int len = q . size (); for ( int i = 0 ; i < len ; i ++ ) { int [] front = q . poll (); int x = front [ 0 ] ; int y = front [ 1 ] ; // check all the four directions int [][] directions = {{ 0 1 } { 0 - 1 } { 1 0 } { - 1 0 }}; for ( int j = 0 ; j < directions . length ; j ++ ) { int dx = directions [ j ][ 0 ] ; int dy = directions [ j ][ 1 ] ; // if the cell is within the grid // and the distance is not calculated yet if ( x + dx >= 0 && x + dx < n && y + dy >= 0 && y + dy < m && ans [ x + dx ][ y + dy ] == Integer . MAX_VALUE ) { ans [ x + dx ][ y + dy ] = ans [ x ][ y ] + 1 ; q . add ( new int [] { x + dx y + dy }); } } } } ArrayList < ArrayList < Integer >> result = new ArrayList <> (); for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { ArrayList < Integer > row = new ArrayList <> (); for ( int j = 0 ; j < m ; j ++ ) { row . add ( ans [ i ][ j ] ); } result . add ( row ); } return result ; } //Driver Code Starts public static void main ( String [] args ) { int [][] grid = {{ 0 1 1 0 } { 1 1 0 0 } { 0 0 1 1 }}; ArrayList < ArrayList < Integer >> ans = nearest ( grid ); for ( ArrayList < Integer > row : ans ) { for ( int val : row ) { System . out . print ( val + ' ' ); } System . out . println (); } } } //Driver Code Ends
Python #Driver Code Starts from collections import deque import sys #Driver Code Ends def nearest ( grid ): n = len ( grid ) m = len ( grid [ 0 ]) ans = [[ sys . maxsize for _ in range ( m )] for _ in range ( n )] # to store the indices of the cells having 1 q = deque () # visit each cell of the grid for i in range ( n ): for j in range ( m ): # if the cell has 1 # then the distance is 0 if grid [ i ][ j ] == 1 : ans [ i ][ j ] = 0 q . append (( i j )) # iterate over all the cells # and find the distance of the nearest 1 while q : len_q = len ( q ) for _ in range ( len_q ): x y = q . popleft () # check all the four directions directions = [( 0 1 ) ( 0 - 1 ) ( 1 0 ) ( - 1 0 )] for dx dy in directions : # if the cell is within the grid # and the distance is not calculated yet if 0 <= x + dx < n and 0 <= y + dy < m and ans [ x + dx ][ y + dy ] == sys . maxsize : ans [ x + dx ][ y + dy ] = ans [ x ][ y ] + 1 q . append (( x + dx y + dy )) return ans #Driver Code Starts if __name__ == '__main__' : grid = [[ 0 1 1 0 ] [ 1 1 0 0 ] [ 0 0 1 1 ]] ans = nearest ( grid ) for row in ans : print ( ' ' . join ( map ( str row ))) #Driver Code Ends
C# //Driver Code Starts using System ; using System.Collections.Generic ; class GFG { //Driver Code Ends static List < List < int >> nearest ( int [] grid ) { int n = grid . GetLength ( 0 ); int m = grid . GetLength ( 1 ); int [] ans = new int [ n m ]; for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { for ( int j = 0 ; j < m ; j ++ ) { ans [ i j ] = int . MaxValue ; } } // to store the indices of the cells having 1 Queue < Tuple < int int >> q = new Queue < Tuple < int int >> (); // visit each cell of the grid for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { for ( int j = 0 ; j < m ; j ++ ) { // if the cell has 1 // then the distance is 0 if ( grid [ i j ] == 1 ) { ans [ i j ] = 0 ; q . Enqueue ( new Tuple < int int > ( i j )); } } } // iterate over all the cells // and find the distance of the nearest 1 while ( q . Count > 0 ) { int len = q . Count ; for ( int i = 0 ; i < len ; i ++ ) { var node = q . Dequeue (); int x = node . Item1 ; int y = node . Item2 ; // check all the four directions int [] directions = new int [] { { 0 1 } { 0 - 1 } { 1 0 } { - 1 0 } }; for ( int j = 0 ; j < 4 ; j ++ ) { int dx = directions [ j 0 ]; int dy = directions [ j 1 ]; // if the cell is within the grid // and the distance is not calculated yet if ( x + dx >= 0 && x + dx < n && y + dy >= 0 && y + dy < m && ans [ x + dx y + dy ] == int . MaxValue ) { ans [ x + dx y + dy ] = ans [ x y ] + 1 ; q . Enqueue ( new Tuple < int int > ( x + dx y + dy )); } } } } // Convert 2D array to List > before returning
List < List < int >> result = new List < List < int >> (); for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { List < int > row = new List < int > (); for ( int j = 0 ; j < m ; j ++ ) { row . Add ( ans [ i j ]); } result . Add ( row ); } return result ; } //Driver Code Starts static void Main () { int [] grid = new int [] { { 0 1 1 0 } { 1 1 0 0 } { 0 0 1 1 } }; List < List < int >> ans = nearest ( grid ); for ( int i = 0 ; i < ans . Count ; i ++ ) { for ( int j = 0 ; j < ans [ i ]. Count ; j ++ ) { Console . Write ( ans [ i ][ j ] + ' ' ); } Console . WriteLine (); } } } //Driver Code Ends
JavaScript //Driver Code Starts const Denque = require ( 'denque' ); //Driver Code Ends function nearest ( grid ) { let n = grid . length ; let m = grid [ 0 ]. length ; // Initialize answer matrix with Infinity let ans = []; for ( let i = 0 ; i < n ; i ++ ) { ans . push ( new Array ( m ). fill ( Infinity )); } // to store the indices of the cells having 1 let q = new Denque (); // visit each cell of the grid for ( let i = 0 ; i < n ; i ++ ) { for ( let j = 0 ; j < m ; j ++ ) { // if the cell has 1 // then the distance is 0 if ( grid [ i ][ j ] === 1 ) { ans [ i ][ j ] = 0 ; q . push ([ i j ]); } } } // iterate over all the cells // and find the distance of the nearest 1 while ( ! q . isEmpty ()) { let [ x y ] = q . shift (); // check all the four directions let directions = [ [ 0 1 ] [ 0 - 1 ] [ 1 0 ] [ - 1 0 ] ]; for ( let dir of directions ) { let dx = dir [ 0 ]; let dy = dir [ 1 ]; // if the cell is within the grid // and the distance is not calculated yet if ( x + dx >= 0 && x + dx < n && y + dy >= 0 && y + dy < m && ans [ x + dx ][ y + dy ] === Infinity ) { ans [ x + dx ][ y + dy ] = ans [ x ][ y ] + 1 ; q . push ([ x + dx y + dy ]); } } } return ans ; } //Driver Code Starts // Driver Code let grid = [ [ 0 1 1 0 ] [ 1 1 0 0 ] [ 0 0 1 1 ] ]; let ans = nearest ( grid ); for ( let i = 0 ; i < ans . length ; i ++ ) { console . log ( ans [ i ]. join ( ' ' )); } //Driver Code Ends
תְפוּקָה
1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0צור חידון
