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矩阵查询可获得的最大分数
给你一个大小为 m x n 的整数矩阵 grid 和一个大小为 k 的数组 queries 。 找出一个大小为 k 的数组 answer ,且满足对于每个整数 queries[i] ,你从矩阵 左上角 单元格开始,重复以下过程: 如果 queries[i] 严格 大于你当前所处位置单元格,如果该单元…
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题型
4
代码语言
3
相关题
当前训练重点
困难 · 双·指针·invariant
答案摘要
根据题目描述我们知道,每个查询相互独立,查询的顺序不影响结果,并且题目要我们每次从左上角开始,统计所有可以访问的、且值小于当前查询值的单元格的个数。 因此,我们可以先对 `queries` 数组进行排序,然后从小到大依次处理每个查询。
Interview AiBoxInterview AiBox 实时 AI 助手,陪你讲清 双·指针·invariant 题型思路
题目描述
给你一个大小为 m x n 的整数矩阵 grid 和一个大小为 k 的数组 queries 。
找出一个大小为 k 的数组 answer ,且满足对于每个整数 queries[i] ,你从矩阵 左上角 单元格开始,重复以下过程:
- 如果
queries[i]严格 大于你当前所处位置单元格,如果该单元格是第一次访问,则获得 1 分,并且你可以移动到所有4个方向(上、下、左、右)上任一 相邻 单元格。 - 否则,你不能获得任何分,并且结束这一过程。
在过程结束后,answer[i] 是你可以获得的最大分数。注意,对于每个查询,你可以访问同一个单元格 多次 。
返回结果数组 answer 。
示例 1:
输入:grid = [[1,2,3],[2,5,7],[3,5,1]], queries = [5,6,2] 输出:[5,8,1] 解释:上图展示了每个查询中访问并获得分数的单元格。
示例 2:
输入:grid = [[5,2,1],[1,1,2]], queries = [3] 输出:[0] 解释:无法获得分数,因为左上角单元格的值大于等于 3 。
提示:
m == grid.lengthn == grid[i].length2 <= m, n <= 10004 <= m * n <= 105k == queries.length1 <= k <= 1041 <= grid[i][j], queries[i] <= 106
解题思路
方法一:离线查询 + BFS + 优先队列(小根堆)
根据题目描述我们知道,每个查询相互独立,查询的顺序不影响结果,并且题目要我们每次从左上角开始,统计所有可以访问的、且值小于当前查询值的单元格的个数。
因此,我们可以先对 queries 数组进行排序,然后从小到大依次处理每个查询。
我们用优先队列(小根堆)维护当前访问到的最小单元格的值,用数组或哈希表 vis 记录当前单元格是否已经访问过。初始时,将左上角单元格的数据 作为三元组加入优先队列,并将 vis[0][0] 置为 True。
对于每个查询 queries[i],我们判断当前优先队列的最小值是否小于 queries[i],如果是,则将当前最小值弹出,累加计数器 cnt,并将当前单元格的上下左右四个单元格加入优先队列,注意要判断是否已经访问过。重复上述操作,直到当前优先队列的最小值大于等于 queries[i],此时 cnt 即为当前查询的答案。
时间复杂度 ,空间复杂度 。其中 和 分别为网格的行数和列数,而 为查询的个数。我们需要对 queries 数组进行排序,时间复杂度为 。矩阵中的每个单元格最多只会被访问一次,每一次入队和出队的时间复杂度为 。因此,总时间复杂度为 。
class Solution:
def maxPoints(self, grid: List[List[int]], queries: List[int]) -> List[int]:
m, n = len(grid), len(grid[0])
qs = sorted((v, i) for i, v in enumerate(queries))
ans = [0] * len(qs)
q = [(grid[0][0], 0, 0)]
cnt = 0
vis = [[False] * n for _ in range(m)]
vis[0][0] = True
for v, k in qs:
while q and q[0][0] < v:
_, i, j = heappop(q)
cnt += 1
for a, b in pairwise((-1, 0, 1, 0, -1)):
x, y = i + a, j + b
if 0 <= x < m and 0 <= y < n and not vis[x][y]:
heappush(q, (grid[x][y], x, y))
vis[x][y] = True
ans[k] = cnt
return ans
复杂度分析
| 指标 | 值 |
|---|---|
| 时间 | O(k \log k + (n \cdot m) \log (n \cdot m) + k \cdot \alpha(n \cdot m)) |
| 空间 | O((n \cdot m) + k) |
面试官常问的追问
外企场景- question_mark
Tests understanding of two-pointer strategies in grid-based problems.
- question_mark
Assesses the ability to manage grid traversal with invariant tracking and efficient data structures.
- question_mark
Evaluates optimization skills when processing multiple queries in a grid setting.
常见陷阱
外企场景- error
Not leveraging the precomputation of queries, which leads to redundant computations.
- error
Incorrectly handling the grid traversal state, leading to errors in point calculation.
- error
Inefficient query handling that doesn't scale well with large inputs or multiple queries.
进阶变体
外企场景- arrow_right_alt
Consider handling grids with larger dimensions to test the efficiency of the solution.
- arrow_right_alt
Test with queries that are all smaller than the values in the grid to ensure the algorithm handles edge cases.
- arrow_right_alt
Consider implementing a dynamic programming approach instead of sorting for different performance trade-offs.