面積最大的全1子矩陣

題目見這里。

這個題目就是枚舉搜索,找最大值。以行為例,在每一行中找到每一個左邊界,然后枚舉以該左邊界為邊界的線段,這是第一步,然后以該線段長度分別向上和向下掃描,找到上邊界和下邊界,然后求值,如果當前值比max大,則更新max。比如下面矩陣:

0 1 1 1
0 1 1 1
1 1 1 1
1 1 0 1

以第一行為例,左邊界為[0,1],以該點為左邊界的線段有3個:[0,1]-[0,1],[0,1]-[0,2],[0,1]-[0,3],對于每一個線段,分別看上邊界和下邊界,看相鄰上一行此范圍的點是否都為1,如果是,則繼續(xù)向上掃描。以[0,1]-[0,1]為例,上邊界就是當前值,無需繼續(xù)掃描,對于下邊界,首先看[1,1]-[1,1],這個范圍內(nèi)的點都是1,則滿足,然后繼續(xù)掃描,即[x,1]-[x,1],枚舉x從0到3,看這個范圍內(nèi)的點是否都為1,一直到不滿足條件為止。

這就是基本思路,但是搜索中需要在2個地方優(yōu)化。首先是枚舉線段長度,這個可以通過一次預(yù)處理來優(yōu)化,而不是每次都需要從左到右統(tǒng)計,用index[i][j]記錄如下:

for (i = 0; i < m; ++i)
{
    for(cur = 0, j = 0; j < n; ++j)
    {
        if (matrix[i][j] == 0)
            index[i][j] = cur = 0;
        else
            index[i][j] = ++ cur;
    }
}

index[i][j]中記錄的就是以[i,j]為線段右邊界時,該線段的最大長度。

然后就是上下掃描優(yōu)化,注意我們需要求的是該線段向上和向下分別最多能覆蓋多少。如果以某一列為例,會發(fā)現(xiàn)有這樣的特性:比如在求上邊界時,如果index[i-1][j]大于index[i][j],說明[i,j]這個線段上邊界一定不會在[i-1,j]的上邊界的下面,就是說長線段一定能覆蓋短線段。還是以上面的矩陣為例,比如index[3][3]為1,index[2][3]為3,那么[3,3]的上邊界一定是在[2,3]的上邊界的上面。而且這個過程可以循環(huán)下去,一直到找到上邊界為止。

這個優(yōu)化同并查集的路徑優(yōu)化很類似,就是比如知道A > B,同時B > C,那么我們可以推出A > C一樣。這樣就可以把一列的上下邊界在O(m)時間內(nèi)全部解決,比單純的掃描方式提升了一個數(shù)量級。代碼如下:

for(i = 0; i < n; ++i)
{
    for(j = 0; j < m; ++j)
    {
        up[j] = j;
        while(up[j] > 0 && index[up[j]-1][i] >= index[j][i])
            up[j] = up[up[j]-1];
    }
    for(j = m-1; j >= 0; --j)
    {
        down[j] = j;
        while(down[j]+1 < m && index[down[j]+1][i] >= index[j][i])
            down[j] = down[down[j]+1];
    }
    for(j = 0; j < m; ++j)
    {
        cur = (down[j] - up[j] + 1) * index[j][i];
        if(cur > max)
            max = cur;
    }
}

最后面就是對每一個矩陣進行枚舉求大小,找最大值即可。

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