LeetCode算法题(Go语言实现)_44
题目
有 n 个城市,其中一些彼此相连,另一些没有相连。如果城市 a 与城市 b 直接相连,且城市 b 与城市 c 直接相连,那么城市 a 与城市 c 间接相连。
省份是一组直接或间接相连的城市,组内不含其他没有相连的城市。
给你一个 n x n 的矩阵 isConnected,其中 isConnected[i][j] = 1 表示第 i 个城市和第 j 个城市直接相连,而 isConnected[i][j] = 0 表示二者不直接相连。
返回矩阵中省份的数量。
一、代码实现
func findCircleNum(isConnected [][]int) int {n := len(isConnected)visited := make([]bool, n)count := 0for i := 0; i < n; i++ {if !visited[i] {dfs(isConnected, visited, i)count++}}return count
}func dfs(isConnected [][]int, visited []bool, i int) {visited[i] = truefor j := 0; j < len(isConnected); j++ {if isConnected[i][j] == 1 && !visited[j] {dfs(isConnected, visited, j)}}
}
二、算法分析
1. 核心思路
- 深度优先搜索(DFS):通过DFS遍历所有相连的城市
- 访问标记:使用数组记录已访问的城市
- 省份计数:每次发现未访问的城市即表示发现一个新的省份
2. 关键步骤
- 初始化:创建访问标记数组
- 遍历城市:对每个未访问的城市进行DFS
- DFS扩展:递归访问所有相连的未访问城市
- 计数:每次DFS完成计数加1
3. 复杂度
指标 | 值 | 说明 |
---|---|---|
时间复杂度 | O(n²) | 需要遍历整个矩阵 |
空间复杂度 | O(n) | 递归栈深度和访问数组的空间消耗 |
三、图解示例
四、边界条件与扩展
1. 特殊场景验证
- 单城市:返回1
- 全连通:返回1
- 全不连通:返回城市数量
- 不对称矩阵:正确处理非对称输入
2. 多语言实现
class Solution:def findCircleNum(self, isConnected: List[List[int]]) -> int:def dfs(i):visited[i] = Truefor j in range(len(isConnected)):if isConnected[i][j] == 1 and not visited[j]:dfs(j)n = len(isConnected)visited = [False] * ncount = 0for i in range(n):if not visited[i]:dfs(i)count += 1return count
class Solution {public int findCircleNum(int[][] isConnected) {int n = isConnected.length;boolean[] visited = new boolean[n];int count = 0;for (int i = 0; i < n; i++) {if (!visited[i]) {dfs(isConnected, visited, i);count++;}}return count;}private void dfs(int[][] isConnected, boolean[] visited, int i) {visited[i] = true;for (int j = 0; j < isConnected.length; j++) {if (isConnected[i][j] == 1 && !visited[j]) {dfs(isConnected, visited, j);}}}
}
五、总结与扩展
1. 核心创新点
- 图的连通分量:将问题转化为求无向图的连通分量数
- 高效遍历:利用DFS/BFS避免重复计算
2. 扩展应用
- 动态连通性:支持动态添加/删除连接
- 加权连接:考虑连接强度的省份划分
- 并行计算:对大规模城市数据使用并行DFS
3. 工程优化
- 并查集实现:使用Union-Find数据结构优化
- 迭代DFS:减少递归带来的栈空间消耗
- 内存优化:使用位图代替布尔数组
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