解决PoJ 2386:湖的数量计算
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更新于2024-09-02
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"这篇资源是关于ACM竞赛中的一个编程问题——‘Lake Counting’,即计算农民John的田地里积水区域(湖泊)的数量。题目描述了一个 NxM 的矩形田地,其中 'W' 表示水,'.' 表示没有水。任务是根据输入的田地布局确定湖泊的总数。提供的参考答案使用了广度优先搜索(BFS)算法来解决此问题。"
在编程竞赛,特别是ACM(国际大学生程序设计竞赛)中,经常遇到各种算法问题,如图论、动态规划、搜索算法等。这个问题属于图论中的连通分量计算,具体是通过模拟水的流动来确定“湖泊”(被水包围的区域)。下面将详细讲解如何解决这个问题。
首先,我们要理解输入描述:第一行包含两个整数N和M,分别表示田地的行数和列数。接下来的N行中,每行包含M个字符,'W'表示有水,'.'表示无水。我们的目标是找出所有相互连接的'W'形成的湖泊,并计算它们的个数。
参考答案中,定义了一个Node结构体来存储坐标,以及一个二维数组map来存储田地状态。dir数组用来表示8个可能的移动方向,这在广度优先搜索中常用。变量num用于记录湖泊数量,n和m分别是田地的行数和列数。
BFS(广度优先搜索)是一种用于遍历或搜索树或图的算法。在这个问题中,我们从每个'W'开始进行搜索,如果相邻的格子也是'W',则继续搜索,直到所有的相邻'W'都被访问过。在搜索过程中,我们将已访问过的格子标记,以避免重复计数。当队列为空时,表示所有与起点相连的'W'都已经处理完毕,这时如果发现一个新的'W',说明我们找到了一个新的湖泊。
具体步骤如下:
1. 初始化num为0,用于记录湖泊数量。
2. 遍历田地中的每一个位置,如果当前位置是'W'且未被访问过,执行BFS搜索。
3. BFS函数中,使用队列进行广度优先搜索,每次取出队列头部的节点,检查其周围8个方向的邻居。
4. 如果邻居在田地范围内,是'W'且未被访问过,将其加入队列并标记为已访问。
5. 当队列为空时,说明当前湖泊的所有'W'已经处理完毕,num加1,表示找到一个新的湖泊。
6. 继续遍历田地,直到所有'W'都检查完。
7. 最后输出num,即湖泊的总数。
这个算法的时间复杂度是O(N * M),因为每个格子最多只会被访问一次。空间复杂度取决于田地的大小,最坏情况下需要存储所有'W'的位置,因此是O(N * M)。
解决这类问题的关键在于理解如何利用搜索算法(如BFS)来寻找和计数连通的组件,以及有效地处理二维数组来模拟实际场景。在ACM竞赛中,熟悉并熟练掌握这些基础算法是非常重要的。
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