733. 图像渲染

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题目描述

有一幅以 m x n 的二维整数数组表示的图画 image ，其中 image[i][j] 表示该图画的像素值大小。

你也被给予三个整数 sr ,  sc 和 newColor 。你应该从像素 image[sr][sc] 开始对图像进行 上色填充 。

为了完成 上色工作 ，从初始像素开始，记录初始坐标的 上下左右四个方向上 像素值与初始坐标相同的相连像素点，接着再记录这四个方向上符合条件的像素点与他们对应 四个方向上 像素值与初始坐标相同的相连像素点，……，重复该过程。将所有有记录的像素点的颜色值改为 newColor 。

最后返回 经过上色渲染后的图像 。

示例 1:

输入: image = [[1,1,1],[1,1,0],[1,0,1]]，sr = 1, sc = 1, newColor = 2
输出: [[2,2,2],[2,2,0],[2,0,1]]
解析: 在图像的正中间，(坐标(sr,sc)=(1,1)),在路径上所有符合条件的像素点的颜色都被更改成2。
注意，右下角的像素没有更改为2，因为它不是在上下左右四个方向上与初始点相连的像素点。

示例 2:

输入: image = [[0,0,0],[0,0,0]], sr = 0, sc = 0, newColor = 2
输出: [[2,2,2],[2,2,2]]

提示:

• m == image.length
• n == image[i].length
• 1 <= m, n <= 50
• 0 <= image[i][j], newColor < 216
• 0 <= sr < m
• 0 <= sc < n

解法

方法一：深度优先DFS
深度优先，使用递归,记录更改像素原始颜色，递归修改初始更改像素的上下左右元素颜色，若与原始颜色相同，即同步更改，若不同则不更改。其中更改像素颜色与第一个要更改的原始像素颜色一致的话，即全部像素不用修改。

方法二：广度优先DFS
BFS 广度优先，使用队列
开始给初始位置元素更新颜色，并入队，循环队首出队，对队首元素的上下左右元素进行判断，
若颜色与最初颜色一致，则更新颜色并入队，不一致，不入队，也不修改颜色，直到所有入队元素都出队结束

复杂度分析

时间复杂度：\(O(n\times m)\)，其中 \(n\) 和 \(m\) 分别是二维数组的行数和列数。最坏情况下需要遍历所有的方格一次。

空间复杂度：\(O(n\times m)\)，其中 \(n\) 和 \(m\) 分别是二维数组的行数和列数。主要为队列的开销

Python3

DFS：

class Solution:
    def floodFill(self, image: List[List[int]], sr: int, sc: int, color: int) -> List[List[int]]:
        n, m = len(image), len(image[0])
        currColor = image[sr][sc]

        def dfs(x: int, y: int):
            if image[x][y] == currColor:
                image[x][y] = color
                for mx, my in [(x - 1, y), (x + 1, y), (x, y - 1), (x, y + 1)]:
                    if 0 <= mx < n and 0 <= my < m and image[mx][my] == currColor:
                        dfs(mx, my)

        if currColor != color:
            dfs(sr, sc)
        return image

BFS：

class Solution:
    def floodFill(self, image: List[List[int]], sr: int, sc: int, color: int) -> List[List[int]]:
        currColor = image[sr][sc]
        if currColor == color:
            return image
        
        n, m = len(image), len(image[0])
        que = collections.deque([(sr, sc)])
        image[sr][sc] = color
        while que:
            x, y = que.popleft()
            for mx, my in [(x - 1, y), (x + 1, y), (x, y - 1), (x, y + 1)]:
                if 0 <= mx < n and 0 <= my < m and image[mx][my] == currColor:
                    que.append((mx, my))
                    image[mx][my] = color
        
        return image

C++

DFS：

class Solution {
public:
    const int dx[4] = {1, 0, 0, -1};
    const int dy[4] = {0, 1, -1, 0};
    void dfs(vector<vector<int>>& image, int x, int y, int currColor, int color) {
        if (image[x][y] == currColor) {
            image[x][y] = color;
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                int mx = x + dx[i], my = y + dy[i];
                if (mx >= 0 && mx < image.size() && my >= 0 && my < image[0].size()) {
                    dfs(image, mx, my, currColor, color);
                }
            }
        }
    }

    vector<vector<int>> floodFill(vector<vector<int>>& image, int sr, int sc, int color) {
        int currColor = image[sr][sc];
        if (currColor != color) {
            dfs(image, sr, sc, currColor, color);
        }
        return image;
    }
};

BFS：

class Solution {
public:
    const int dx[4] = {1, 0, 0, -1};
    const int dy[4] = {0, 1, -1, 0};
    vector<vector<int>> floodFill(vector<vector<int>>& image, int sr, int sc, int color) {
        int currColor = image[sr][sc];
        if (currColor == color) {
            return image;
        }
        int n = image.size(), m = image[0].size();
        queue<pair<int, int>> que;
        que.emplace(sr, sc);
        image[sr][sc] = color;
        while (!que.empty()) {
            int x = que.front().first, y = que.front().second;
            que.pop();
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                int mx = x + dx[i], my = y + dy[i];
                if (mx >= 0 && mx < n && my >= 0 && my < m && image[mx][my] == currColor) {
                    que.emplace(mx, my);
                    image[mx][my] = color;
                }
            }
        }
        return image;
    }
};