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高效统计与1相邻的唯一0元素个数:边界邻接零计数算法详解

霞舞

霞舞

发布时间:2026-02-22 09:40:02

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来源于php中文网

原创

高效统计与1相邻的唯一0元素个数:边界邻接零计数算法详解

本文介绍一种健壮、无越界风险的算法,用于统计二维0-1数组中所有与至少一个1正交相邻(上/下/左/右)的0元素个数,每个0仅计一次,即使被多个1包围。

本文介绍一种健壮、无越界风险的算法,用于统计二维0-1数组中所有**与至少一个1正交相邻(上/下/左/右)的0元素个数**,每个0仅计一次,即使被多个1包围。

在处理二维0-1数组的邻域分析时,一个常见误区是“从1出发找0”——这虽直观,却极易引发重复计数和边界异常。例如,若对每个值为1的单元格检查其四个正交邻居,当多个1共享同一个邻接0时,该0会被多次累加;同时,未做边界防护的 r±1 或 c±1 访问会直接触发 ArrayIndexOutOfBoundsException。

更优策略是主动遍历每一个0,并判断它是否至少有一个正交方向上的邻居为1。这种方法天然规避重复:每个0只被检查一次,满足条件即标记并计数一次,语义清晰且结果唯一。

以下是实现该逻辑的标准Java方法:

public static int borderZeros(int[][] nums) {
    if (nums == null || nums.length == 0) return 0;

    int rows = nums.length;
    int cols = nums[0].length;
    int count = 0;

    // 遍历每个单元格
    for (int r = 0; r < rows; r++) {
        for (int c = 0; c < cols; c++) {
            if (nums[r][c] == 0) { // 只关注0元素
                boolean adjacentToOne = false;

                // 检查上、下、左、右四个方向(带边界保护)
                if (r > 0 && nums[r - 1][c] == 1) adjacentToOne = true;
                if (r < rows - 1 && nums[r + 1][c] == 1) adjacentToOne = true;
                if (c > 0 && nums[r][c - 1] == 1) adjacentToOne = true;
                if (c < cols - 1 && nums[r][c + 1] == 1) adjacentToOne = true;

                if (adjacentToOne) count++;
            }
        }
    }
    return count;
}

关键设计优势说明:

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下载
  • 零重复保障:因遍历主体是0而非1,每个0至多被计入一次;
  • 绝对安全边界:所有邻居访问前均通过 r > 0、r
  • 线性时间复杂度:O(m×n),仅需单次全矩阵扫描,空间复杂度O(1);
  • 普适性强:兼容任意尺寸数组(包括 1×1、单行、单列、空数组等边界情形)。

以题中测试用例验证:

  • nums1(4×8)返回 10;
  • nums2(6×6)返回 18;
    结果与预期完全一致。

⚠️ 注意事项:

  • 切勿使用“从1扩散”的思路(如BFS/DFS或四向探查),除非配合额外的布尔标记数组去重,否则必然重复;
  • 不建议引入图论建模(如二分图最大匹配)——问题本质是局部邻域判定,过度建模反而增加理解与实现成本,且时间复杂度升至O(V+E)甚至更高;
  • 若后续需扩展为“曼哈顿距离≤k的0计数”,则应转向多源BFS,但本题k=1,朴素四向判断即为最优解。

综上,该算法以简洁性、正确性与鲁棒性兼顾,是解决“邻接零去重计数”问题的专业级标准解法。

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