leetcode-maximal-rectangle

【题目】

Given a 2D binary matrix filled with 0's and 1's, find the largest rectangle containing all ones and return its area.

【题意】

在一个M * N的矩阵中,所有的元素只有0和1, 找出只包含1的最大矩形。

【算法分析】

使用动态规划的思想去解决这个问题,自己总结的动态规划三要素:定义概念边界初始化一般情况递推,两个难点是:角标索引问题递推情况剖析。 
cur_left定义为在一个字符数组中,当前元素可以延伸到最左边元素的下标(当前元素为0,则这个值为0)。如在字符数组"0111001110",对第三个1,其cur_left=1,对最后一个0,其cur_left=0。其示意图如下图所示 
这里写图片描述 
cur_right定义为在一个字符数组中,当前元素可以延伸到最右边元素的下标+1(当前元素为0,则这个值为字符数组的长度)。如在字符数组"0111001110",对第四个1,其cur_right=8+1,对第一个0,其cur_right=10,其示意图如下图所示 
这里写图片描述 
总结cur_leftcur_right均由当前行的值来确定。如果当前值为'1',则cur_leftcur_right均不变;如果当前值为'0',则cur_left值为当前元素右侧,cur_right值为当前元素位置。(左闭右开) 
left[i][j]定义为在第i行第j列处,可以延伸到最左边元素的下标。 
right[i][j]定义为在第i行第j列处,可以延伸到最右边元素的下标+1。 
核心思路是从第一行开始一行一行地处理,使[i, j]处最大子矩阵的面积是(right(i, j)-left(i, j))*height(i, j)。其中height统计当前位置及往上'1'的数量;leftright是高度是当前点的height值的左右边界,即是以当前点为中心,以height为高度向两边扩散的左右边界。

left(i,j) = max(left(i-1,j), cur_left)

right(i,j) = min(right(i-1,j), cur_right)

if matrix[i][j]=='1', height(i,j) = height(i-1,j) + 1;
if matrix[i][j]=='0', height(i,j) = 0;
  •  
  • leftrightheight的值均可以通过前一行和当前行的值来确定,因此,逐行遍历即可。

举例说明。字符长方形如下:

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

leftl)、rightr)和heighth)的值如下所示

row 0:
    l: 0 0 0 3 0 0 0
    r: 7 7 7 4 7 7 7
    h: 0 0 0 1 0 0 0
row 1:
    l: 0 0 2 3 2 0 0
    r: 7 7 5 4 5 7 7 
    h: 0 0 1 2 1 0 0 
row 2:
    l: 0 1 2 3 2 1 0
    r: 7 6 5 4 5 6 7
    h: 0 1 2 3 2 1 0
  •  
    public int maximalRectangle(char[][] grid) {
        if(grid == null ||grid.length == 0 || grid[0] == null) return 0; 
        int m = grid.length;
        int n = grid[0].length;
        int[] left = new int[n];
        int[] right = new int[n];
        int[] height = new int[n];
        int result = 0;
        for(int i = 0; i < n; i++){
        	left[i] = 0;
        	right[i] = n;
        	height[i] = 0;
        }
        for(int i = 0; i < m; i++){
        	int curleft = 0,curright = n;
        	for(int j = 0; j < n; j++){
        		if(grid[i][j] == '1'){ 
        			height[j] += 1;
        			left[j] = Math.max(left[j], curleft);
        		}
        		else {
        			height[j] = 0;
        			left[j] = 0;
        			curleft = j + 1;
        		}
        	}
        	for(int j = n-1; j >= 0; j--){
        		if(grid[i][j] == '1'){
        			right[j] = Math.min(right[j], curright);
        		}else {
					right[j] = n;
					curright = j;
				}
        	}
        		
        		
        	for(int j = 0; j < n; j++){
        		result = Math.max(result, (right[j] - left[j]) * height[j]);
        	}
        }
        return result;
    }

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