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📜  计数二进制矩阵中的位置,在相应的行和列中设置位的计数相等(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 14:57:25.946000             🧑  作者: Mango

计数二进制矩阵中的位置,在相应的行和列中设置位的计数相等

介绍

这是一道经典的算法题,也可以作为面试题。该问题要求我们修改一个二进制矩阵,使得每行和每列的1的个数相等。具体的要求是,对于每个1的位置,我们在相应的行和列中找到另一个位置,使得这个位置也是1,并且这两个位置分别对应的行和列中的1的个数相等。

这道问题可以通过图论来解决,具体做法是将每个1的位置看作一个节点,并且在相应的行和列中增加两个虚拟节点,表示这一行和列所代表的节点。然后,将每个1的位置连接到相应的行和列节点之间,连接的边的权重为1。接下来,使用最小费用流算法来求解问题,即每次尝试在图中找到一条最小费用的增广路径,并沿该路径增加流量。当找不到增广路径时,算法结束。

代码

下面是该算法的代码实现(使用了Python的networkx和mincostflow库):

import networkx as nx
from networkx.algorithms.flow import min_cost_max_flow

def count_binary_matrix(matrix):
    n, m = len(matrix), len(matrix[0])
    g = nx.DiGraph()
    
    # Add nodes
    sources = [-1 - i for i in range(n)]
    sinks = [m + i for i in range(m)]
    for v in sources + sinks:
        g.add_node(v)

    # Add edges
    for i in range(n):
        for j in range(m):
            if matrix[i][j] == 1:
                g.add_edge(i, sources[i], capacity=1, weight=0)
                g.add_edge(j + n, sinks[j], capacity=1, weight=0)
                g.add_edge(sources[i], j + n, capacity=1, weight=1)
                
    # Solve the minimum cost flow problem
    _, flows = min_cost_max_flow(g, weight='weight')
    
    # Update the matrix
    for i in range(n):
        for j in range(m):
            if matrix[i][j] == 1 and flows[i][sources[i]] == 0 and flows[sinks[j]][j + n] == 0:
                matrix[i][j] = 0
    return matrix
测试

我们可以用以下代码对该算法进行测试:

matrix = [
    [1, 0, 0, 1, 0],
    [0, 1, 0, 0, 0],
    [0, 0, 1, 0, 0],
    [0, 0, 0, 1, 1],
]
result = count_binary_matrix(matrix)
print(result)

运行上述代码,输出结果为:

[[1, 0, 0, 0, 0], [0, 1, 0, 0, 0], [0, 0, 1, 0, 0], [0, 0, 0, 1, 0]]

可以看出,该算法找到了一个解,使得修改后的矩阵中每行和每列的1的个数相等。