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题目描述
这是 LeetCode 上的 417. 太平洋大西洋水流问题 ，难度为 中等。
Tag : 「DFS」、「BFS」、「多源 BFS」
有一个 m × n 的矩形岛屿，与 太平洋 和 大西洋 相邻。 “太平洋” 处于大陆的左边界和上边界，而 “大西洋” 处于大陆的右边界和下边界。
这个岛被分割成一个由若干方形单元格组成的网格。给定一个 m x n 的整数矩阵 heights ， 表示坐标 上单元格 高于海平面的高度 。
岛上雨水较多，如果相邻单元格的高度 小于或等于 当前单元格的高度，雨水可以直接向北、南、东、西流向相邻单元格。水可以从海洋附近的任何单元格流入海洋。
返回 网格坐标 result 的 2D列表 ，其中 表示雨水可以从单元格 流向 太平洋和大西洋 。
示例 1：
输入: heights = [[1,2,2,3,5],[3,2,3,4,4],[2,4,5,3,1],[6,7,1,4,5],[5,1,1,2,4]]
输出: [[0,4],[1,3],[1,4],[2,2],[3,0],[3,1],[4,0]]
示例 2：
输入: heights = [[2,1],[1,2]]
输出: [[0,0],[0,1],[1,0],[1,1]]
提示：
基本分析
整理题意，需要我们统计能够同时流向两片海域的格子。
从源点（格子）流向汇点（海域）是按照高度从高到低（非严格）的规则，那么反过来从海域到格子则是按照从低到高（非严格）规则进行，同时本身处于边缘的格子与海域联通。
因此我们可以使用两遍 DFS/BFS 进行求解：分别从与当前海域直接相连的边缘格子出发，统计能够流向当前海域的格子集合，两片海域求得的集合交集即是答案。
BFS（多源 BFS）
使用 BFS 进行求解：目的是构造出两个答案矩阵 和 ， 代表格子 能够流向海域，起始将所有与海域相连的格子放入队列，然后跑一遍 BFS ，所有能够进入队列的格子均能够与海域联通。
最后统计所有满足 的格子即是答案。
代码：
class Solution {
int n, m;
int[][] g;
public List<List<Integer>> pacificAtlantic(int[][] heights) {
g = heights;
m = g.length; n = g[0].length;
Deque<int[]> d1 = new ArrayDeque<>(), d2 = new ArrayDeque<>();
boolean[][] res1 = new boolean[m][n], res2 = new boolean[m][n];
for (int i = 0; i < m; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (i == 0 || j == 0) {
res1[i][j] = true;
d1.addLast(new int[]{i, j});
}
if (i == m - 1 || j == n - 1) {
res2[i][j] = true;
d2.addLast(new int[]{i, j});
}
}
}
bfs(d1, res1); bfs(d2, res2);
List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < m; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (res1[i][j] && res2[i][j]) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(i); list.add(j);
ans.add(list);
}
}
}
return ans;
}
int[][] dirs = new int[][]{{1,0},{-1,0},{0,1},{0,-1}};
void bfs(Deque<int[]> d, boolean[][] res) {
while (!d.isEmpty()) {
int[] info = d.pollFirst();
int x = info[0], y = info[1], t = g[x][y];
for (int[] di : dirs) {
int nx = x + di[0], ny = y + di[1];
if (nx < 0 || nx >= m || ny < 0 || ny >= n) continue;
if (res[nx][ny] || g[nx][ny] < t) continue;
d.addLast(new int[]{nx, ny});
res[nx][ny] = true;
}
}
}
}
- 时间复杂度：
BFS和统计答案的复杂度均为 。整体复杂度为 - 空间复杂度：
DFS
同理，使用 DFS 进行求解。
代码：
class Solution {
int n, m;
int[][] g;
public List<List<Integer>> pacificAtlantic(int[][] heights) {
g = heights;
m = g.length; n = g[0].length;
boolean[][] res1 = new boolean[m][n], res2 = new boolean[m][n];
for (int i = 0; i < m; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (i == 0 || j == 0) {
if (!res1[i][j]) dfs(i, j, res1);
}
if (i == m - 1 || j == n - 1) {
if (!res2[i][j]) dfs(i, j, res2);
}
}
}
List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < m; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
if (res1[i][j] && res2[i][j]) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(i); list.add(j);
ans.add(list);
}
}
}
return ans;
}
int[][] dirs = new int[][]{{1,0},{-1,0},{0,1},{0,-1}};
void dfs(int x, int y, boolean[][] res) {
res[x][y] = true;
for (int[] di : dirs) {
int nx = x + di[0], ny = y + di[1];
if (nx < 0 || nx >= m || ny < 0 || ny >= n) continue;
if (res[nx][ny] || g[nx][ny] < g[x][y]) continue;
dfs(nx, ny, res);
}
}
}
- 时间复杂度：
DFS和统计答案的复杂度均为 。整体复杂度为 - 空间复杂度：
并查集
其中维护连通性部分可以使用「并查集」来做：起始将与海域 A 联通的边缘格子与 S 联通，将与海域 B 联通的边缘格子与 T 联通，然后跑一遍 DFS/BFS，最后将既和 S 联通又和 T 联通的格子加入答案。
代码：
class Solution {
int N = 200 * 200 + 10;
int[] p1 = new int[N], p2 = new int[N];
int n, m, tot, S, T;
int[][] g;
void union(int[] p, int a, int b) {
p[find(p, a)] = p[find(p, b)];
}
int find(int[] p, int x) {
if (p[x] != x) p[x] = find(p, p[x]);
return p[x];
}
boolean query(int[] p, int a, int b) {
return find(p, a) == find(p, b);
}
int getIdx(int x, int y) {
return x * n + y;
}
public List<List<Integer>> pacificAtlantic(int[][] _g) {
g = _g;
m = g.length; n = g[0].length; tot = m * n; S = tot + 1; T = tot + 2;
for (int i = 0; i <= T; i++) p1[i] = p2[i] = i;
for (int i = 0; i < m; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
int idx = getIdx(i, j);
if (i == 0 || j == 0) {
if (!query(p1, S, idx)) dfs(p1, S, i, j);
}
if (i == m - 1 || j == n - 1) {
if (!query(p2, T, idx)) dfs(p2, T, i, j);
}
}
}
List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < m; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
int idx = getIdx(i, j);
if (query(p1, S, idx) && query(p2, T, idx)) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(i); list.add(j);
ans.add(list);
}
}
}
return ans;
}
int[][] dirs = new int[][]{{1,0},{-1,0},{0,1},{0,-1}};
void dfs(int[] p, int ori, int x, int y) {
union(p, ori, getIdx(x, y));
for (int[] di : dirs) {
int nx = x + di[0], ny = y + di[1];
if (nx < 0 || nx >= m || ny < 0 || ny >= n) continue;
if (query(p, ori, getIdx(nx, ny)) || g[nx][ny] < g[x][y]) continue;
dfs(p, ori, nx, ny);
}
}
}
- 时间复杂度：
- 空间复杂度：
最后
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