LeetCode 1284. Minimum Number of Flips to Convert Binary Matrix to Zero Matrix （最少翻转次数将二进制矩阵全部置为0）

给一个矩阵mat，每个格子都是0或1，翻转一个格子会将该格子以及相邻的格子（有共同边）全部翻转（0变为1，1变为0）

求问最少需要翻转几次将所有格子全部置为0。

这题的重点是数据范围，比赛结束看了眼数据范围想把自己锤死= =

m == mat.length
n == mat[0].length
1 <= m <= 3
1 <= n <= 3
mat[i][j] is 0 or 1.

也就是。。。。最多也就9个格子。。。。。暴力怎么都能搞出来的。。。。。

首先分析每个格子要么不反转，要么翻转一次，因为翻转2次的效果和不反转是一样的，不需要在考虑两次及以上的情况。

所以问题很简单，DFS 瞎搞搞就好了~~~

/**
 * @param {number[][]} mat
 * @return {number}
 */
/**
 * 获取一个二维数组的行数和列数
 * @param {any[][]} matrix
 */
const getMatrixRowAndCol = (matrix) => matrix.length === 0 ? [0, 0] : [matrix.length, matrix[0].length];
/**
 * 翻转矩阵第index个元素
 * @param {any [][]} matrix
 * @param {number} index
 * @param {any} value
 */
function flipMatrix(matrix, x, y, r, c) {
    let dir = [[0,1],[0,-1],[1,0],[-1,0]];
    matrix[x][y] = 1 - matrix[x][y];
    for (let i = 0; i < 4; i++) {
        let nx = x + dir[i][0];
        let ny = y + dir[i][1];
        if (nx < r && nx >= 0 && ny < c && ny >= 0) {
            matrix[nx][ny] = 1 - matrix[nx][ny];
        }
    }
}

var minFlips = function(mat) {
    let [r, c] = getMatrixRowAndCol(mat);

    const dfs = (i, j, cnt) => {
        // console.log(i,j,cnt);
        if (i === r) {
            if (mat.every(col => col.every(item => !item))) return cnt;
            return -1;
        }
        if (j === c) {
            return dfs(i+1, 0, cnt);
        }
        let result = -1;
        // not flip (i, j)
        if ((result = dfs(i, j+1, cnt)) != -1) {
            return result;
        }
        // flip (i, j)
        flipMatrix(mat, i, j, r, c);
        if ((result = dfs(i, j+1, cnt+1)) != -1) {
            return result;
        }
        flipMatrix(mat, i, j, r, c);
        return -1;
    }
    
    return dfs(0, 0, 0);
};

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当然，既然题目是二进制矩阵，所以可以有更优雅点的做法，就是用一个二进制数来表示一种情况，二进制数的每一个表示对应格子是否翻转。那么，如果有n个格子，0~(2^n-1) 就可以表示所有情况了。

/**
 * @param {number[][]} mat
 * @return {number}
 */
/**
 * 获取一个二维数组的行数和列数
 * @param {any[][]} matrix
 */
const getMatrixRowAndCol = (matrix) => matrix.length === 0 ? [0, 0] : [matrix.length, matrix[0].length];
/**
 * 翻转矩阵第index个元素
 * @param {any [][]} matrix
 * @param {number} index
 * @param {any} value
 */
function flipMatrix(matrix, x, y, r, c) {
    let dir = [[0,1],[0,-1],[1,0],[-1,0]];
    matrix[x][y] = 1 - matrix[x][y];
    for (let i = 0; i < 4; i++) {
        let nx = x + dir[i][0];
        let ny = y + dir[i][1];
        if (nx < r && nx >= 0 && ny < c && ny >= 0) {
            matrix[nx][ny] = 1 - matrix[nx][ny];
        }
    }
}

var minFlips = function(mat) {
    let [r, c] = getMatrixRowAndCol(mat);
    let n = r * c;


    // 一共有 n 个格子 每个格子有两种选择 不翻转（0） 翻转（1）
    // 所以可以用 n 位二进制数来表示格子的翻转情况
    let stateNum = (1 << n) - 1;
    for (let state = 0; state <= stateNum; state++) {
        // 获取 mat 的一个副本用来修改
        let copyMat = mat.map(item => ([...item]));
        let flipCnt = 0;
        // state 代表一种翻转情况 每一个二进制都表示对应格子是否翻转
        for (let i = 0; i < r; i++) {
            for (let j = 0; j < c; j++) {
                let index = i * c + j;
                if ((1 << index) & state) {
                    flipCnt++;
                    flipMatrix(copyMat, i, j, r, c);
                }
            }
        }
        if (copyMat.every(col => col.every(item => !item))) return flipCnt;
    }
    
    return -1;
};

View Code

最后，稍微不那么暴力的做法，首先枚举第一行的翻转方式，如果第一行某个格子反转后为1，那么对应位置第2行必翻转，否则就必须不翻转，以此类推。。。代码就是把上面的稍微改动下。

/**
 * @param {number[][]} mat
 * @return {number}
 */
/**
 * 获取一个二维数组的行数和列数
 * @param {any[][]} matrix
 */
const getMatrixRowAndCol = (matrix) => matrix.length === 0 ? [0, 0] : [matrix.length, matrix[0].length];
/**
 * 翻转矩阵元素 (x,y)
 */
function flipMatrix(matrix, x, y, r, c) {
    let dir = [[0,1],[0,-1],[1,0],[-1,0]];
    matrix[x][y] = 1 - matrix[x][y];
    for (let i = 0; i < 4; i++) {
        let nx = x + dir[i][0];
        let ny = y + dir[i][1];
        if (nx < r && nx >= 0 && ny < c && ny >= 0) {
            matrix[nx][ny] = 1 - matrix[nx][ny];
        }
    }
}

var minFlips = function(mat) {
    let [r, c] = getMatrixRowAndCol(mat);
    let stateNum = (1 << c) - 1;
    for (let state = 0; state <= stateNum; state++) {
        // 获取 mat 的一个副本用来修改
        let copyMat = mat.map(item => ([...item]));
        let flipCnt = 0;
        // state 代表一种翻转情况 每一个二进制都表示对应格子是否翻转
        // console.log(state);
        for (let i = 0; i < r; i++) {
            for (let j = 0; j < c; j++) {
                let index = i * c + j;
                if ((i === 0 && (1 << index) & state) || (i !== 0 && copyMat[i-1][j])) {
                    // console.log(i, j);
                    flipCnt++;
                    flipMatrix(copyMat, i, j, r, c);
                }
            }
        }
        if (copyMat.every(col => col.every(item => !item))) return flipCnt;
    }

    return -1;
};