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BM61. 矩阵最长递增路径

描述

给定一个 n 行 m 列矩阵 matrix ,矩阵内所有数均为非负整数。 你需要在矩阵中找到一条最长路径,使这条路径上的元素是递增的。并输出这条最长路径的长度。
这个路径必须满足以下条件:

1. 对于每个单元格,你可以往上,下,左,右四个方向移动。 你不能在对角线方向上移动或移动到边界外。
2. 你不能走重复的单元格。即每个格子最多只能走一次。

数据范围:
进阶:空间复杂度 ,时间复杂度

例如:当输入为[[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]时,对应的输出为5,
其中的一条最长递增路径如下图所示:

示例1

输入:

[[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]

输出:

5

说明:

1->2->3->6->9即可。当然这种递增路径不是唯一的。

示例2

输入:

[[1,2],[4,3]]

输出:

4

说明:

 1->2->3->4

原站题解

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C++ 解法, 执行用时: 92ms, 内存消耗: 14056KB, 提交时间: 2022-08-02

const auto io_sync_off=[]() {
    std::ios::sync_with_stdio(false);
    std::cin.tie(nullptr);
    std::cout.tie(nullptr);
    return nullptr;
}();

typedef vector<vector<int>> Matrix;

class Solution {
public:
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定,请勿修改,直接返回方法规定的值即可
     * 递增路径的最大长度
     * @param matrix int整型vector<vector<>> 描述矩阵的每个数
     * @return int整型
     */
    int solve(vector<vector<int> >& matrix) {
        // write code here
        vector<vector<int>> cache(matrix.size(), vector<int>(matrix[0].size(), 0));
        
        int ans = 0;
        for (int i = 0; i < matrix.size(); i++)
            for (int j = 0; j < matrix[0].size(); j++)
                ans = max(ans, dfs(matrix, cache, i, j));
        
        return ans;
    }

private:
    int directions[4][2] = {{-1, 0}, {1, 0}, {0, -1}, {0, 1}};
    
    int dfs(Matrix& matrix, Matrix& cache, int x, int y) {
        if (cache[x][y] > 0)
            return cache[x][y];
        int cur = 1;
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            int nx = x + directions[i][0];
            int ny = y + directions[i][1];
            if (nx < 0 || nx >= matrix.size())
                continue;
            if (ny < 0 || ny >= matrix[0].size())
                continue;
            if (matrix[x][y] >= matrix[nx][ny])
                continue;
            cur = max(cur, dfs(matrix, cache, nx, ny) + 1);
        }
        cache[x][y] = cur;
        return cur;
    }
};

C++ 解法, 执行用时: 97ms, 内存消耗: 14120KB, 提交时间: 2022-06-18

const auto io_sync_off=[]() {
    std::ios::sync_with_stdio(false);
    std::cin.tie(nullptr);
    std::cout.tie(nullptr);
    return nullptr;
}();

class Solution {
public:
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定,请勿修改,直接返回方法规定的值即可
     * 递增路径的最大长度
     * @param matrix int整型vector<vector<>> 描述矩阵的每个数
     * @return int整型
     */
    int step[4][2] = {{0,1},{0,-1},{1,0},{-1,0}};
    int solve(vector<vector<int> >& matrix) {
        // write code here
        if (matrix.size() < 1) {
            return 0;
        }
        int res = 0;
        int m = matrix.size();
        int n = matrix[0].size();
        vector<vector<int>> dp(m, vector<int>(n));
        for (int i = 0; i < m; i++) {
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                res = max(res, DFS(matrix,dp,i,j));
            }
        }
        return res;
    }
    
    int DFS(vector<vector<int>>& matrix, vector<vector<int>>& dp, int x, int y) {
        if (dp[x][y] != 0) {
            return dp[x][y];
        }
        dp[x][y] += 1;
        int m = matrix.size();
        int n = matrix[0].size();
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            int nx = x + step[i][0];
            int ny = y + step[i][1];
            if (nx >= 0 && nx < m && ny >= 0 && ny < n && matrix[x][y] < matrix[nx][ny]) {
                dp[x][y] = max(dp[x][y], DFS(matrix,dp,nx,ny) + 1);
            }
        }
        return dp[x][y];
    }


};

C++ 解法, 执行用时: 108ms, 内存消耗: 14088KB, 提交时间: 2021-12-06

class Solution {
public:
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定,请勿修改,直接返回方法规定的值即可
     * 递增路径的最大长度
     * @param matrix int整型vector<vector<>> 描述矩阵的每个数
     * @return int整型
     */
    int dfs(vector<vector<int>> &m, int x, int y, vector<vector<int>> &rec) {
        if (rec[x][y] != 0)
            return rec[x][y];
        int len = 1;
        if (x > 0 && m[x - 1][y] > m[x][y])
            len = max(len, 1 + dfs(m, x - 1, y, rec));
        if (y > 0 && m[x][y - 1] > m[x][y])
            len = max(len, 1 + dfs(m, x, y - 1, rec));
        if (x + 1 < m.size() && m[x + 1][y] > m[x][y])
            len = max(len, 1 + dfs(m, x + 1, y, rec));
        if (y + 1 < m[0].size() && m[x][y + 1] > m[x][y])
            len = max(len, 1 + dfs(m, x, y + 1, rec));
        
        rec[x][y] = len;
        return len;
    }
    
    int solve(vector<vector<int> >& matrix) {
        // write code here
        vector<vector<int>> rec(matrix.size(), vector<int>(matrix[0].size(), 0));
        int len = 0;
        for (int i = 0; i < matrix.size(); i++) {
            for (int j = 0; j < matrix[0].size(); j++) {
                len = max(len, dfs(matrix, i, j, rec));
            }
        }
        
        return len;
    }
};

C++ 解法, 执行用时: 109ms, 内存消耗: 14032KB, 提交时间: 2022-05-12

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

class Solution {
public:
    /* 递归dfs
        主函数
            1.防御性编程
            2.定义cnt最大值max,当前元素最长递增路径dp
            3.遍历元素每个调用子函数dfs:cnt传引用值
            4.返回
        子函数
            1.判断出口条件:ij位置dp不为0,
            2.上下左右哪个位置大,dfs哪个位置,更新dp值
    */
    int solve(vector<vector<int> >& matrix) {
        if(matrix.empty() || matrix[0].empty()) return 0;
        
        n=matrix.size();
        m=matrix[0].size();
        int res=0;
        // 以当前元素为起点的最长路径长度
        vector<vector<int>> dp(n,vector<int>(m));
        for(int i=0; i<n; i++) {
            for(int j=0; j<m; j++) {
                res=max(res,dfs(matrix,dp,i,j));
            }
        }
        return res;
    }
    
    int dfs(vector<vector<int>> &matrix,vector<vector<int>> &dp,int i,int j){
        if(dp[i][j]!=0) return dp[i][j];
        dp[i][j]++;

        /*
		for(int k=0; k<4; k++) {
			int nexti=i+dir[k][0];
			int nextj=j+dir[k][1];
			if(nexti>=0 && nexti<n && nextj>=0 && nextj<m && matrix[i][j]<matrix[nexti][nextj])
				dp[i][j]=max(dp[i][j],dfs(matrix,dp,nexti,nextj)+1);
		}*/
		
        if(i-1>=0 && i-1<n && j>=0 && j<m && matrix[i-1][j]>matrix[i][j])
            dp[i][j]=max(dp[i][j],dfs(matrix,dp,i-1,j)+1);
        if(i+1>=0 && i+1<n && j>=0 && j<m && matrix[i+1][j]>matrix[i][j])
            dp[i][j]=max(dp[i][j],dfs(matrix,dp,i+1,j)+1);
        if(i>=0 && i<n && j-1>=0 && j-1<m && matrix[i][j-1]>matrix[i][j])
            dp[i][j]=max(dp[i][j],dfs(matrix,dp,i,j-1)+1);
        if(i>=0 && i<n && j+1>=0 && j+1<m && matrix[i][j+1]>matrix[i][j])
            dp[i][j]=max(dp[i][j],dfs(matrix,dp,i,j+1)+1);
        
        return dp[i][j];
    }
    
    int max(int a,int b) {
        return a>b?a:b;
    }
private:
    int n,m;
	int dir[4][2]={{-1,0},{1,0},{0,-1},{0,1}};
};

C++ 解法, 执行用时: 109ms, 内存消耗: 16924KB, 提交时间: 2021-08-18

class Solution {
public:
    /**
     * 代码中的类名、方法名、参数名已经指定,请勿修改,直接返回方法规定的值即可
     * 递增路径的最大长度
     * @param matrix int整型vector<vector<>> 描述矩阵的每个数
     * @return int整型
     */
    int solve(vector<vector<int> >& matrix) {
        // write code here
        if(matrix.size() == 0 || matrix[0].size() == 0)
            return 0;
        int m = matrix.size();
        int n = matrix[0].size();
        int res = 0;
        vector<vector<int>> dp(m,vector<int>(n,0));
        for(int i = 0; i < m; i++){
            for(int j = 0; j < n; j++){
                res = max(res,dfs(matrix,i,j,dp));
            }
        }
        return res;
    }
  
    int dfs(vector<vector<int>> &matrix,int i,int j,vector<vector<int>> &dp){
        if(dp[i][j] != 0)
            return dp[i][j];
        int l = 0,r = 0, u = 0,d = 0;
        if(j-1 >= 0 && matrix[i][j-1] > matrix[i][j]){
            if(dp[i][j-1] != 0)
                l = dp[i][j-1];
            else
                l = dfs(matrix,i,j-1,dp);
        }
         if(j+1 < matrix[0].size() && matrix[i][j+1] > matrix[i][j]){
            if(dp[i][j+1] != 0)
                r = dp[i][j+1];
            else
                r = dfs(matrix,i,j+1,dp);
        }
        
         if(i-1 >= 0 && matrix[i-1][j] > matrix[i][j]){
            if(dp[i-1][j] != 0)
                u = dp[i-1][j];
            else
                u = dfs(matrix,i-1,j,dp);
        }
        
         if(i+1 < matrix.size() && matrix[i+1][j] > matrix[i][j]){
            if(dp[i+1][j] != 0)
                d = dp[i+1][j];
            else
                d = dfs(matrix,i+1,j,dp);
        }
        int k = max(max(max(l,r),u),d)+1;
        dp[i][j] = k;
        return k;   
    }
};

上一题