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2123:使矩阵中的 1 互不相邻的最小操作数(★★)

力扣第 2123 题

题目

给你一个 下标从 0 开始 的矩阵 grid。每次操作,你可以把 grid 中的 一个 1 变成 0

如果一个矩阵中,没有 1 与其它的 1 四连通(也就是说所有 1 在上下左右四个方向上不能与其他 1 相邻),那么该矩阵就是 完全独立 的。

请返回让 grid 成为 完全独立 的矩阵的 最小操作数

示例 1:

输入: grid = [[1,1,0],[0,1,1],[1,1,1]]
输出: 3
解释: 可以进行三次操作(把 grid[0][1], grid[1][2] 和 grid[2][1] 变成 0)。
操作后的矩阵中的所有的 1 与其它 1 均不相邻,因此矩阵是完全独立的。

示例 2:

输入: grid = [[0,0,0],[0,0,0],[0,0,0]]
输出: 0
解释: 矩阵中没有 1,此时矩阵也是完全独立的,因此无需操作,返回 0。

示例 3:

输入: grid = [[0,1],[1,0]]
输出: 0
解释: 矩阵中的所有的 1 与其它 1 均不相邻,已经是完全独立的,因此无需操作,返回 0。

提示:

  • m == grid.length
  • n == grid[i].length
  • 1 <= m, n <= 300
  • grid[i][j]0 或者 1.

相似问题:

分析

  • 相邻的 1 连边,即是二分图(按i+j的奇偶性分为两边)
  • 问题转为求最小点覆盖,即是最大匹配数,可以用网络流解决

解答

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class Dinic:
    def __init__(self,):
        self.g = defaultdict(list)          # g 是图中每个 u 对应的 v 列表
        self.h = {}                         # h 是图中每个 u 离源点 s 的距离
        self.p = defaultdict(int)           # p 是当前弧优化,跳过已增广的边

    def add(self,u,v,c):                    # 顶点 u 和 v 连边,容量 c
        self.g[u].append([v,len(self.g[v]),c])
        self.g[v].append([u,len(self.g[u])-1,0])

    def bfs(self,s,t):
        self.h = {s:0}
        self.p = defaultdict(int)
        Q = deque([s])
        while Q:
            u = Q.popleft()
            for v,_,c in self.g[u]:
                if v not in self.h and c>0:
                    Q.append(v)
                    self.h[v]=self.h[u]+1
        return t in self.h

    def dfs(self,u,t,flow):
        if u==t:
            return flow
        res = 0
        for i in range(self.p[u],len(self.g[u])):
            v,j,c = self.g[u][i]
            if self.h[v]==self.h[u]+1 and c>0:
                a = self.dfs(v,t,min(flow,c))
                flow -= a
                self.g[u][i][-1]-=a
                self.g[v][j][-1]+=a
                res += a
            self.p[u] += 1
        return res

    def cal(self,s,t):
        res = 0
        while self.bfs(s,t):
            res += self.dfs(s,t,inf)
        return res

class Solution:
    def minimumOperations(self, grid: List[List[int]]) -> int:
        m,n = len(grid),len(grid[0])
        dic = Dinic()
        s,t = m*n,m*n+1
        for i in range(m):
            for j in range(n):
                if grid[i][j]==1:
                    u = i*n+j
                    if (i+j)%2:
                        dic.add(s,u,1)
                    else:
                        dic.add(u,t,1)
                    for x,y in [(i-1,j),(i,j-1)]:
                        if 0<=x<m and 0<=y<n and grid[x][y]==1:
                            v = x*n+y
                            if (i+j)%2:
                                dic.add(u,v,1)
                            else:
                                dic.add(v,u,1)
        return dic.cal(s,t)

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