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Distancia de la celda más cercana que tiene 1 en una matriz binaria

Pruébalo en GfG Practice ' title=

Dado un binario red[][] . Encuentra la distancia del más cercano. 1 en la cuadrícula para cada celda.
La distancia se calcula como  |yo 1   - i 2 | + |j 1  -j 2 | donde yo1j1 son el número de fila y el número de columna de la celda actual y yo2j2 son el número de fila y el número de columna de la celda más cercana que tiene el valor 1. 

Nota: Debe haber al menos una celda con valor 1 en la cuadrícula.

Ejemplos:



Aporte: cuadrícula[][] = [[0 1 1 0]
[1 1 0 0]
[0 0 1 1]]
Producción: [[1 0 0 1]
[0 0 1 1]
[1 1 0 0]]
Explicación:
la celda (0 1) tiene el 1 más cercano en la celda (0 0) - distancia = |0-0| + |0-1| = 1
la celda (0 2) tiene el 1 más cercano en la celda (0 3) - distancia = |0-0| + |3-2| = 1
la celda (1 0) tiene el 1 más cercano en la celda (0 0) - distancia = |1-0| + |0-0| = 1
la celda (1 1) tiene el 1 más cercano a la celda (1 2) - distancia = |1-1| + |1-2| = 1
la celda (2 2) tiene el 1 más cercano a la celda (2 1) - distancia = |2-2| + |2-1| = 1
la celda (2 3) tiene el 1 más cercano a la celda (1 3) - distancia = |2-1| + |3-3| = 1
El resto son celdas que tienen 1, por lo que su distancia desde la celda más cercana que tiene 1 es 0.

Aporte: cuadrícula[][] = [[1 0 1]
[1 1 0]
[1 0 0]]
Producción: [[0 1 0]
[0 0 1]
[0 1 2]]
Explicación:
la celda (0 0) tiene el 1 más cercano en la celda (0 1) - distancia = |0-0| + |0-1| = 1
la celda (0 2) tiene el 1 más cercano en la celda (0 1) - distancia = |0-0| + |2-1| = 1
la celda (1 0) tiene el 1 más cercano a la celda (0 1) - distancia = |1-0| + |0-1| = 2
la celda (1 1) tiene el 1 más cercano a la celda (1 2) - distancia = |1-1| + |1-2| = 1
la celda (2 0) tiene el 1 más cercano a la celda (2 1) - distancia = |2-2| + |2-1| = 1
la celda (2 2) tiene el 1 más cercano a la celda (2 1) - distancia = |2-2| + |2-1| = 1
El resto son celdas que tienen 1, por lo que su distancia desde la celda más cercana que tiene 1 es 0.

Tabla de contenido

[Enfoque ingenuo] - O((n*m)^2) Tiempo y O(n * m) Espacio

La idea es recorrer toda la cuadrícula y calcular la distancia de cada celda al 1 más cercano:

  • Si la celda contiene 1 su distancia es 0.
  • Si la celda contiene 0, recorremos toda la cuadrícula para encontrar la celda más cercana que contenga 1.
  • Para cada celda 0, calcule la distancia de Manhattan a todas las celdas con 1 y tome la distancia mínima.

Guarde esta distancia mínima en la celda correspondiente de la matriz de resultados. Repita para todas las celdas de la cuadrícula.

C++
//Driver Code Starts #include  #include    #include  using namespace std; //Driver Code Ends  vector<vector<int>> nearest(vector<vector<int>> &grid) {  int n = grid.size();  int m = grid[0].size();  vector<vector<int>> ans(n vector<int>(m INT_MAX));  // visit each cell of the grid  for (int i = 0; i < n; i++)  {  for (int j = 0; j < m; j++)  {  // if the cell has 1  // then the distance is 0  if (grid[i][j] == 1)  {  ans[i][j] = 0;  continue;  }  // iterate over all the cells  // and find the distance of the nearest 1  for (int k = 0; k < n; k++)  {  for (int l = 0; l < m; l++)  {  if (grid[k][l] == 1)  {  ans[i][j] = min(ans[i][j] abs(i - k) + abs(j - l));  }  }  }  }  }  return ans; }  //Driver Code Starts int main() {  vector<vector<int>> grid = {{0 1 1 0} {1 1 0 0} {0 0 1 1}};  vector<vector<int>> ans = nearest(grid);  for (int i = 0; i < ans.size(); i++)  {  for (int j = 0; j < ans[i].size(); j++)  {  cout << ans[i][j] << ' ';  }  cout << endl;  }  return 0; } //Driver Code Ends 
Java
//Driver Code Starts import java.util.ArrayList; class GFG { //Driver Code Ends   static ArrayList<ArrayList<Integer>>nearest(int[][] grid)  {  int n = grid.length;  int m = grid[0].length;  ArrayList<ArrayList<Integer> > ans  = new ArrayList<>();  // initialize all cells with maximum value  for (int i = 0; i < n; i++) {  ArrayList<Integer> row = new ArrayList<>();  for (int j = 0; j < m; j++) {  row.add(Integer.MAX_VALUE);  }  ans.add(row);  }  // visit each cell of the grid  for (int i = 0; i < n; i++) {  for (int j = 0; j < m; j++) {  // if the cell has 1 distance is 0  if (grid[i][j] == 1) {  ans.get(i).set(j 0);  continue;  }  // iterate over all cells to find nearest 1  for (int k = 0; k < n; k++) {  for (int l = 0; l < m; l++) {  if (grid[k][l] == 1) {  int distance  = Math.abs(i - k)  + Math.abs(j - l);  if (distance  < ans.get(i).get(j)) {  ans.get(i).set(j distance);  }  }  }  }  }  }  return ans;  }  //Driver Code Starts  public static void main(String[] args)  {  int[][] grid = { { 0 1 1 0 }  { 1 1 0 0 }  { 0 0 1 1 } };  ArrayList<ArrayList<Integer> > ans = nearest(grid);  for (ArrayList<Integer> row : ans) {  for (Integer val : row) {  System.out.print(val + ' ');  }  System.out.println();  }  } } //Driver Code Ends 
Python
def nearest(grid): n = len(grid) m = len(grid[0]) ans = [[float('inf')] * m for _ in range(n)] # visit each cell of the grid for i in range(n): for j in range(m): # if the cell has 1 # then the distance is 0 if grid[i][j] == 1: ans[i][j] = 0 continue # iterate over all the cells # and find the distance of the nearest 1 for k in range(n): for l in range(m): if grid[k][l] == 1: ans[i][j] = min(ans[i][j] abs(i - k) + abs(j - l)) return ans   #Driver Code Starts if __name__ == '__main__': grid = [[0 1 1 0] [1 1 0 0] [0 0 1 1]] ans = nearest(grid) for i in range(len(ans)): for j in range(len(ans[i])): print(ans[i][j] end=' ') print() #Driver Code Ends 
C#
//Driver Code Starts using System; using System.Collections.Generic; class GfG { //Driver Code Ends   static List<List<int> > nearest(int[ ] grid)  {  int n = grid.GetLength(0);  int m = grid.GetLength(1);  List<List<int> > ans = new List<List<int> >();  for (int i = 0; i < n; i++) {  List<int> row = new List<int>();  for (int j = 0; j < m; j++) {  row.Add(int.MaxValue);  }  ans.Add(row);  }  // Visit each cell of the grid  for (int i = 0; i < n; i++) {  for (int j = 0; j < m; j++) {  // If the cell has 1 distance is 0  if (grid[i j] == 1) {  ans[i][j] = 0;  continue;  }  // iterate over all the cells  // and find the distance of the nearest 1  for (int k = 0; k < n; k++) {  for (int l = 0; l < m; l++) {  if (grid[k l] == 1) {  int distance  = Math.Abs(i - k)  + Math.Abs(j - l);  if (distance < ans[i][j]) {  ans[i][j] = distance;  }  }  }  }  }  }  return ans;  }  //Driver Code Starts  static void Main()  {  int[ ] grid = { { 0 1 1 0 }  { 1 1 0 0 }  { 0 0 1 1 } };  List<List<int> > ans = nearest(grid);  for (int i = 0; i < ans.Count; i++) {  for (int j = 0; j < ans[i].Count; j++) {  Console.Write(ans[i][j] + ' ');  }  Console.WriteLine();  }  } } //Driver Code Ends 
JavaScript
function nearest(grid) {  let n = grid.length;  let m = grid[0].length;  let ans = new Array(n);  for (let i = 0; i < n; i++) {  ans[i] = new Array(m).fill(Infinity);  }  // visit each cell of the grid  for (let i = 0; i < n; i++) {  for (let j = 0; j < m; j++) {  // if the cell has 1  // then the distance is 0  if (grid[i][j] === 1) {  ans[i][j] = 0;  continue;  }  // iterate over all the cells  // and find the distance of the nearest 1  for (let k = 0; k < n; k++) {  for (let l = 0; l < m; l++) {  if (grid[k][l] === 1) {  ans[i][j] = Math.min(  ans[i][j]  Math.abs(i - k)  + Math.abs(j - l));  }  }  }  }  }  return ans; }  // Driver Code //Driver Code Starts let grid =  [ [ 0 1 1 0 ] [ 1 1 0 0 ] [ 0 0 1 1 ] ]; let ans = nearest(grid); for (let i = 0; i < ans.length; i++) {  console.log(ans[i].join(' ')); } //Driver Code Ends 

Producción
1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 

[Enfoque esperado] - Uso de la búsqueda en amplitud - O(n * m) Tiempo y O(n * m) Espacio

El problema se puede resolver de manera eficiente utilizando un enfoque BFS de múltiples fuentes. Cada celda de la cuadrícula se trata como un nodo con bordes que conectan celdas adyacentes (arriba, abajo, izquierda, derecha). En lugar de ejecutar una búsqueda separada para cada celda 0, ponemos en cola todas las celdas que contienen 1 al principio y realizamos un único BFS desde estas múltiples fuentes simultáneamente. A medida que BFS se expande capa por capa, actualizamos la distancia de cada celda 0 no visitada para que sea una más que la distancia de su padre. Esto garantiza que cada celda reciba la distancia mínima al 1 más cercano de manera óptima y eficiente.

C++
//Driver Code Starts #include    #include #include #include using namespace std; //Driver Code Ends  vector<vector<int>> nearest(vector<vector<int>> &grid) {  int n = grid.size();  int m = grid[0].size();  vector<vector<int>> ans(n vector<int>(m INT_MAX));  // to store the indices of the cells having 1  queue<pair<int int>> q;  // visit each cell of the grid  for(int i = 0; i<n; i++) {  for(int j = 0; j<m; j++) {  // if the cell has 1   // then the distance is 0  if(grid[i][j] == 1) {  ans[i][j] = 0;  q.push({i j});  }  }  }  // iterate over all the cells  // and find the distance of the nearest 1  while(!q.empty()) {  int len = q.size();    for(int i = 0; i<len; i++) {  int x = q.front().first;  int y = q.front().second;  q.pop();  // check all the four directions  vector<vector<int>> directions =   {{0 1} {0 -1} {1 0} {-1 0}};  for (int j = 0; j < directions.size(); j++) {  int dx = directions[j][0];  int dy = directions[j][1];  // if the cell is within the grid   // and the distance is not calculated yet  if (x+dx >= 0 && x+dx < n && y+dy >= 0 &&   y+dy < m && ans[x+dx][y+dy] == INT_MAX) {  ans[x+dx][y+dy] = ans[x][y] + 1;  q.push({x+dx y+dy});  }  }  }  }  return ans; }  //Driver Code Starts int main() {  vector<vector<int>> grid = {{0110} {1100} {0011}};  vector<vector<int>> ans = nearest(grid);  for (int i = 0; i < ans.size(); i++) {  for (int j = 0; j < ans[i].size(); j++) {  cout << ans[i][j] << ' ';  }  cout << endl;  }  return 0; } //Driver Code Ends 
Java
//Driver Code Starts import java.util.ArrayList; import java.util.Queue; import java.util.LinkedList; import java.util.Arrays; class GfG { //Driver Code Ends   static ArrayList<ArrayList<Integer>> nearest(int[][] grid) {  int n = grid.length;  int m = grid[0].length;  int[][] ans = new int[n][m];  for (int i = 0; i < n; i++) {  Arrays.fill(ans[i] Integer.MAX_VALUE);  }  // to store the indices of the cells having 1  Queue<int[]> q = new LinkedList<>();  // visit each cell of the grid  for (int i = 0; i < n; i++) {  for (int j = 0; j < m; j++) {  // if the cell has 1   // then the distance is 0  if (grid[i][j] == 1) {  ans[i][j] = 0;  q.add(new int[]{i j});  }  }  }  // iterate over all the cells  // and find the distance of the nearest 1  while (!q.isEmpty()) {  int len = q.size();  for (int i = 0; i < len; i++) {  int[] front = q.poll();  int x = front[0];  int y = front[1];  // check all the four directions  int[][] directions = {{0 1} {0 -1} {1 0} {-1 0}};  for (int j = 0; j < directions.length; j++) {  int dx = directions[j][0];  int dy = directions[j][1];  // if the cell is within the grid   // and the distance is not calculated yet  if (x + dx >= 0 && x + dx < n && y + dy >= 0 && y + dy < m  && ans[x + dx][y + dy] == Integer.MAX_VALUE) {  ans[x + dx][y + dy] = ans[x][y] + 1;  q.add(new int[]{x + dx y + dy});  }  }  }  }  ArrayList<ArrayList<Integer>> result = new ArrayList<>();  for (int i = 0; i < n; i++) {  ArrayList<Integer> row = new ArrayList<>();  for (int j = 0; j < m; j++) {  row.add(ans[i][j]);  }  result.add(row);  }  return result;  }  //Driver Code Starts  public static void main(String[] args) {  int[][] grid = {{0110} {1100} {0011}};  ArrayList<ArrayList<Integer>> ans = nearest(grid);  for (ArrayList<Integer> row : ans) {  for (int val : row) {  System.out.print(val + ' ');  }  System.out.println();  }  } } //Driver Code Ends 
Python
#Driver Code Starts from collections import deque import sys #Driver Code Ends  def nearest(grid): n = len(grid) m = len(grid[0]) ans = [[sys.maxsize for _ in range(m)] for _ in range(n)] # to store the indices of the cells having 1 q = deque() # visit each cell of the grid for i in range(n): for j in range(m): # if the cell has 1  # then the distance is 0 if grid[i][j] == 1: ans[i][j] = 0 q.append((i j)) # iterate over all the cells # and find the distance of the nearest 1 while q: len_q = len(q) for _ in range(len_q): x y = q.popleft() # check all the four directions directions = [(0 1) (0 -1) (1 0) (-1 0)] for dx dy in directions: # if the cell is within the grid  # and the distance is not calculated yet if 0 <= x + dx < n and 0 <= y + dy < m and ans[x + dx][y + dy] == sys.maxsize: ans[x + dx][y + dy] = ans[x][y] + 1 q.append((x + dx y + dy)) return ans  #Driver Code Starts if __name__ == '__main__': grid = [[0110] [1100] [0011]] ans = nearest(grid) for row in ans: print(' '.join(map(str row))) #Driver Code Ends 
C#
//Driver Code Starts using System; using System.Collections.Generic; class GFG { //Driver Code Ends   static List<List<int>> nearest(int[] grid)  {  int n = grid.GetLength(0);  int m = grid.GetLength(1);  int[] ans = new int[n m];  for (int i = 0; i < n; i++)  {  for (int j = 0; j < m; j++)  {  ans[i j] = int.MaxValue;  }  }  // to store the indices of the cells having 1  Queue<Tuple<int int>> q = new Queue<Tuple<int int>>();  // visit each cell of the grid  for (int i = 0; i < n; i++)  {  for (int j = 0; j < m; j++)  {  // if the cell has 1   // then the distance is 0  if (grid[i j] == 1)  {  ans[i j] = 0;  q.Enqueue(new Tuple<int int>(i j));  }  }  }  // iterate over all the cells  // and find the distance of the nearest 1  while (q.Count > 0)  {  int len = q.Count;  for (int i = 0; i < len; i++)  {  var node = q.Dequeue();  int x = node.Item1;  int y = node.Item2;  // check all the four directions  int[] directions = new int[]  {  {0 1}  {0 -1}  {1 0}  {-1 0}  };  for (int j = 0; j < 4; j++)  {  int dx = directions[j 0];  int dy = directions[j 1];  // if the cell is within the grid   // and the distance is not calculated yet  if (x + dx >= 0 && x + dx < n && y + dy >= 0 && y + dy < m && ans[x + dx y + dy] == int.MaxValue)  {  ans[x + dx y + dy] = ans[x y] + 1;  q.Enqueue(new Tuple<int int>(x + dx y + dy));  }  }  }  }  // Convert 2D array to List> before returning  List<List<int>> result = new List<List<int>>();  for (int i = 0; i < n; i++)  {  List<int> row = new List<int>();  for (int j = 0; j < m; j++)  {  row.Add(ans[i j]);  }  result.Add(row);  }  return result;  }  //Driver Code Starts  static void Main()  {  int[] grid = new int[]  {  {0 1 1 0}  {1 1 0 0}  {0 0 1 1}  };  List<List<int>> ans = nearest(grid);  for (int i = 0; i < ans.Count; i++)  {  for (int j = 0; j < ans[i].Count; j++)  {  Console.Write(ans[i][j] + ' ');  }  Console.WriteLine();  }  } } //Driver Code Ends 
JavaScript
//Driver Code Starts const Denque = require('denque'); //Driver Code Ends  function nearest(grid) {  let n = grid.length;  let m = grid[0].length;  // Initialize answer matrix with Infinity  let ans = [];  for (let i = 0; i < n; i++) {  ans.push(new Array(m).fill(Infinity));  }  // to store the indices of the cells having 1  let q = new Denque();  // visit each cell of the grid  for (let i = 0; i < n; i++) {  for (let j = 0; j < m; j++) {  // if the cell has 1   // then the distance is 0  if (grid[i][j] === 1) {  ans[i][j] = 0;  q.push([i j]);  }  }  }  // iterate over all the cells  // and find the distance of the nearest 1  while (!q.isEmpty()) {  let [x y] = q.shift();  // check all the four directions  let directions = [  [0 1]  [0 -1]  [1 0]  [-1 0]  ];  for (let dir of directions) {  let dx = dir[0];  let dy = dir[1];  // if the cell is within the grid   // and the distance is not calculated yet  if (x + dx >= 0 && x + dx < n && y + dy >= 0 && y + dy < m && ans[x + dx][y + dy] === Infinity) {  ans[x + dx][y + dy] = ans[x][y] + 1;  q.push([x + dx y + dy]);  }  }  }  return ans; }  //Driver Code Starts // Driver Code let grid = [  [0 1 1 0]  [1 1 0 0]  [0 0 1 1] ]; let ans = nearest(grid); for (let i = 0; i < ans.length; i++) {  console.log(ans[i].join(' ')); } //Driver Code Ends 

Producción
1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 
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