LeetCode | Set Matrix Zeroes(矩阵相应行列清零)


Given a m x n matrix, if an element is 0, set its entire row and column to 0. Do it in place.

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Follow up:

Did you use extra space?
A straight forward solution using O(mn) space is probably a bad idea.
A simple improvement uses O(m + n) space, but still not the best solution.
Could you devise a constant space solution?

題目解析:

碰到一个无法下手的问题,可以从最复杂的开始,一点一点去优化。既然要求不能使用额外空间,那么利用额外空间就很容易做了,现在思考怎么去应该额外空间,然后推出如何不适用额外空间来解题。

方案一:

建立一个一模一样的二维数组O(mn),其中也填充相同的数据。当在原数组中碰到0,就在备份数组中的i行j列相应的清除为0即可!这是最简单最直观的方案。


方案二:

如何进行优化?就跟n皇后问题一样,只需要用一行数组中某一个元素记录哪一行需要清零,用一列数组中的某一个元素记录哪一列需要清零。然后遍历这两个数组,对原数组清零即可。这样空间复杂度降低到O(m+n)。


方案三:

既然题目要求不适用额外空间,我们就从方案二找突破口。看能不能用某一列和某一行充当方案二的辅助空间。

—–>思路一

一开始没有想到充当辅助空间,只是想当(i,j)为0的时候,将这一行其他非零元素变为0,为0的元素变成-1(要保证这个数据在整个数组中不出现),列也同理。当扫描到下一行(i,j)的时候,就相应的判断(i-1,j)的值,如果为0,就无所谓;如果为-1就将该值变成-1,表示这一列是要清除的。

当扫描完以后,将所有的-1变成0即可。当然扫描每一行的某个值的时候,要记录这一行之前是否出现0元素:没有就直接看“头顶”元素。如果出现要结合头顶元素来判断。

整个过程比较复杂,不过能实现要达到的目标。


—–>思路二

先找到第一个为0的位置(i,j),那么i行j列肯定要清零。这一行和这一列来当标记数组。当其他位置(k1,k2)为0时,就让(i,k2)和(k1,j)为0。扫描完以后,在根据这两个标记数组来进行相应的清空。

代码如下:

class Solution {
public:
    void setZeroes(vector<vector<int> > &matrix) {
        int m = matrix.size();
        if(m < 1) return ;
        int n = matrix.front().size();
        
        //found first zero
        int row = -1 ,  col = -1;;
        for(int i = 0 ; i < m ; i ++) {
            for(int j = 0 ; j < n ; j++) {
                if(matrix[i][j] == 0) {
                    row = i;
                    col = j;
                    break;
                }
            }
            if(row != -1) break;
        }
        
        if(row == -1) return;
        //col
       // for(int i = 0 ; i < n ; i++) matrix[row][i] = 0;
        //row
    //    for(int i = 0 ; i < m ; i++) matrix[i][col] = 0;
        
        //row , col to record if has zero
        for(int i = 0 ; i < m ; i++) {
            for(int j = 0 ; j < n ; j++) {
                if(matrix[i][j] == 0) {
                    matrix[row][j] = 0;
                    matrix[i][col] = 0;
                }
            }
        }
        //fill col
        for(int i = 0 ; i < n ; i++) {
            if(i != col && matrix[row][i] == 0) {
                //fill
                for(int j = 0 ; j < m ; j++) {
                    matrix[j][i] = 0;
                }
            }
        }
        //fill row
        for(int i = 0 ; i < m ; i++) {
            if(i != row && matrix[i][col] == 0) {
                //fill
                for(int j = 0 ; j < n ; j++) {
                    matrix[i][j] = 0;
                }
            }
        }
        //col
        for(int i = 0 ; i < n ; i++) matrix[row][i] = 0;
        //row
        for(int i = 0 ; i < m ; i++) matrix[i][col] = 0;
    }
};

—->思路三:

既然我们要对某一行和某一列清零(i行j列),则相应的(i,0)和(0,j)肯定也要清零的。那么可以让0行和0列充当标记数组。

需要注意:

1:标记数组原始数据中是否已经存在0元素,要先做标记,然后忽略这两个数组存在的价值,专门去标记,最后再对两个数组操作。

2:第一遍的时候,只扫描,对标记数组进行清零,其他元素不操作。最后再统一清零。

代码如下:

class Solution {
public:
    void setZeroes(vector<vector<int> > &matrix) {
        const int ROW = matrix.size();
        if (ROW == 0)
            return;
        const int COL = matrix[0].size();
        if (COL == 0)
            return;
        
        // we store the 0 information in
        // the 1st row and 1st col
        bool R00 = false;
        for(int i = 0; i < COL; ++i)
            if (matrix[0][i] == 0)
            {
                R00 = true;
                break;
            }
        bool C00 = false;
        for(int i = 0; i < ROW; ++i)
            if (matrix[i][0] == 0)
            {
                C00 = true;
                break;
            }
        
        // now traverse the remaining parts of
        // the matrix and store 0 into the 
        // first row
        for(int i = 1; i < ROW; ++i)
            for(int j = 1; j < COL; ++j)
                if (matrix[i][j] == 0)
                {
                    matrix[i][0] = 0;
                    matrix[0][j] = 0;
                }
                
        // use the first row/col information to
        // fill zeros
        for(int i = 1; i < ROW; ++i)
            if (matrix[i][0] == 0)
                for(int j = 1; j < COL; ++j)
                    matrix[i][j] = 0;
        
        for(int i = 1; i < COL; ++i)
            if (matrix[0][i] == 0)
                for(int j = 1; j < ROW; ++j)
                    matrix[j][i] = 0;
        
        // Finally check the 1st row/col
        if (R00)
            fill(begin(matrix[0]), end(matrix[0]), 0);
        if (C00)
            for(int i = 0; i < ROW; ++i)
                matrix[i][0] = 0;
        
        return;
    }
};



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