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变为棋盘
一个 n x n 的二维网络 board 仅由 0 和 1 组成 。每次移动,你能交换任意两列或是两行的位置。 返回 将这个矩阵变为 “棋盘” 所需的最小移动次数 。如果不存在可行的变换,输出 -1 。 “棋盘” 是指任意一格的上下左右四个方向的值均与本身不同的矩阵。 示例 1: 输入: board…
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相关题
当前训练重点
困难 · 数组·数学
答案摘要
在一个有效的棋盘中,有且仅有两种“行”。 例如,如果棋盘中有一行为“01010011”,那么任何其它行只能为“01010011”或者“10101100”。列也满足这种性质。
Interview AiBoxInterview AiBox 实时 AI 助手,陪你讲清 数组·数学 题型思路
题目描述
一个 n x n 的二维网络 board 仅由 0 和 1 组成 。每次移动,你能交换任意两列或是两行的位置。
返回 将这个矩阵变为 “棋盘” 所需的最小移动次数 。如果不存在可行的变换,输出 -1。
“棋盘” 是指任意一格的上下左右四个方向的值均与本身不同的矩阵。
示例 1:

输入: board = [[0,1,1,0],[0,1,1,0],[1,0,0,1],[1,0,0,1]] 输出: 2 解释:一种可行的变换方式如下,从左到右: 第一次移动交换了第一列和第二列。 第二次移动交换了第二行和第三行。
示例 2:

输入: board = [[0, 1], [1, 0]] 输出: 0 解释: 注意左上角的格值为0时也是合法的棋盘,也是合法的棋盘.
示例 3:

输入: board = [[1, 0], [1, 0]] 输出: -1 解释: 任意的变换都不能使这个输入变为合法的棋盘。
提示:
n == board.lengthn == board[i].length2 <= n <= 30board[i][j]将只包含0或1
解题思路
方法一:规律观察 + 状态压缩
在一个有效的棋盘中,有且仅有两种“行”。
例如,如果棋盘中有一行为“01010011”,那么任何其它行只能为“01010011”或者“10101100”。列也满足这种性质。
另外,每一行和每一列都有一半 和一半 。假设棋盘为 :
- 若 ,则每一行和每一列都有 个 和 个 。
- 若 ,则每一行都有 个 和 个 ,或者 个 和 个 。
基于以上的结论,我们可以判断一个棋盘是否有效。若有效,可以计算出最小的移动次数。
若 为偶数,最终的合法棋盘有两种可能,即第一行的元素为“010101...”,或者“101010...”。我们计算出这两种可能所需要交换的次数的较小值作为答案。
若 为奇数,那么最终的合法棋盘只有一种可能。如果第一行中 的数目大于 ,那么最终一盘的第一行只能是“01010...”,否则就是“10101...”。同样算出次数作为答案。
时间复杂度 ,其中 是棋盘的大小。空间复杂度 。
class Solution:
def movesToChessboard(self, board: List[List[int]]) -> int:
def f(mask, cnt):
ones = mask.bit_count()
if n & 1:
if abs(n - 2 * ones) != 1 or abs(n - 2 * cnt) != 1:
return -1
if ones == n // 2:
return n // 2 - (mask & 0xAAAAAAAA).bit_count()
return (n + 1) // 2 - (mask & 0x55555555).bit_count()
else:
if ones != n // 2 or cnt != n // 2:
return -1
cnt0 = n // 2 - (mask & 0xAAAAAAAA).bit_count()
cnt1 = n // 2 - (mask & 0x55555555).bit_count()
return min(cnt0, cnt1)
n = len(board)
mask = (1 << n) - 1
rowMask = colMask = 0
for i in range(n):
rowMask |= board[0][i] << i
colMask |= board[i][0] << i
revRowMask = mask ^ rowMask
revColMask = mask ^ colMask
sameRow = sameCol = 0
for i in range(n):
curRowMask = curColMask = 0
for j in range(n):
curRowMask |= board[i][j] << j
curColMask |= board[j][i] << j
if curRowMask not in (rowMask, revRowMask) or curColMask not in (
colMask,
revColMask,
):
return -1
sameRow += curRowMask == rowMask
sameCol += curColMask == colMask
t1 = f(rowMask, sameRow)
t2 = f(colMask, sameCol)
return -1 if t1 == -1 or t2 == -1 else t1 + t2
复杂度分析
| 指标 | 值 |
|---|---|
| 时间 | complexity depends on iterating through the n x n board for pattern counting and swap calculations, yielding O(n^2). Space complexity is O(n) for storing row and column pattern counts and intermediate computations. |
| 空间 | Depends on the final approach |
面试官常问的追问
外企场景- question_mark
Check for equal counts of rows and columns with each pattern before attempting swaps.
- question_mark
Use bit manipulation to efficiently compare row and column patterns for mismatches.
- question_mark
Watch for parity issues: a chessboard requires even distribution or one-off differences depending on n being even or odd.
常见陷阱
外企场景- error
Failing to validate that only two unique row and column patterns exist can lead to incorrect swap counts.
- error
Ignoring parity constraints may suggest an achievable solution when it is impossible.
- error
Counting swaps incorrectly without considering alternating sequence alignment often results in overestimating moves.
进阶变体
外企场景- arrow_right_alt
Compute swaps when only row swaps are allowed, ignoring column swaps.
- arrow_right_alt
Transform a non-square m x n binary board into a partial chessboard pattern under swap constraints.
- arrow_right_alt
Determine minimum swaps when initial board has more than two repeating row patterns and some cannot align.