【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
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
总结:cur_left
和cur_right
均由当前行的值来确定。如果当前值为'1'
,则cur_left
和cur_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;left
和right
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;
left
、right
和height
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
则left
(l
)、right
(r
)和height
(h
)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;
}