[LeetCode] Game of Life 生命游戏

简介:

According to the Wikipedia's article: "The Game of Life, also known simply as Life, is a cellular automaton devised by the British mathematician John Horton Conway in 1970."

Given a board with m by n cells, each cell has an initial state live (1) or dead (0). Each cell interacts with its eight neighbors (horizontal, vertical, diagonal) using the following four rules (taken from the above Wikipedia article):

 

  1. Any live cell with fewer than two live neighbors dies, as if caused by under-population.
  2. Any live cell with two or three live neighbors lives on to the next generation.
  3. Any live cell with more than three live neighbors dies, as if by over-population..
  4. Any dead cell with exactly three live neighbors becomes a live cell, as if by reproduction.

Write a function to compute the next state (after one update) of the board given its current state.

Follow up: 

  1. Could you solve it in-place? Remember that the board needs to be updated at the same time: You cannot update some cells first and then use their updated values to update other cells.
  2. In this question, we represent the board using a 2D array. In principle, the board is infinite, which would cause problems when the active area encroaches the border of the array. How would you address these problems?

Credits:

Special thanks to @jianchao.li.fighter for adding this problem and creating all test cases.

这道题是有名的康威生命游戏, 而我又是第一次听说这个东东,这是一种细胞自动机,每一个位置有两种状态,1为活细胞,0为死细胞,对于每个位置都满足如下的条件:

1. 如果活细胞周围八个位置的活细胞数少于两个,则该位置活细胞死亡

2. 如果活细胞周围八个位置有两个或三个活细胞,则该位置活细胞仍然存活

3. 如果活细胞周围八个位置有超过三个活细胞,则该位置活细胞死亡

4. 如果死细胞周围正好有三个活细胞,则该位置死细胞复活

由于题目中要求我们用置换方法in-place来解题,所以我们就不能新建一个相同大小的数组,那么我们只能更新原有数组,但是题目中要求所有的位置必须被同时更新,但是在循环程序中我们还是一个位置一个位置更新的,那么当一个位置更新了,这个位置成为其他位置的neighbor时,我们怎么知道其未更新的状态呢,我们可以使用状态机转换:

状态0: 死细胞转为死细胞

状态1: 活细胞转为活细胞

状态2: 活细胞转为死细胞

状态3: 死细胞转为活细胞

最后我们对所有状态对2取余,那么状态0和2就变成死细胞,状态1和3就是活细胞,达成目的。我们先对原数组进行逐个扫描,对于每一个位置,扫描其周围八个位置,如果遇到状态1或2,就计数器累加1,扫完8个邻居,如果少于两个活细胞或者大于三个活细胞,而且当前位置是活细胞的话,标记状态2,如果正好有三个活细胞且当前是死细胞的话,标记状态3。完成一遍扫描后再对数据扫描一遍,对2取余变成我们想要的结果。参见代码如下:

class Solution {
public:
    void gameOfLife(vector<vector<int> >& board) {
        int m = board.size(), n = m ? board[0].size() : 0;
        int dx[] = {-1, -1, -1, 0, 1, 1, 1, 0};
        int dy[] = {-1, 0, 1, 1, 1, 0, -1, -1};
        for (int i = 0; i < m; ++i) {
            for (int j = 0; j < n; ++j) {
                int cnt = 0;
                for (int k = 0; k < 8; ++k) {
                    int x = i + dx[k], y = j + dy[k];
                    if (x >= 0 && x < m && y >= 0 && y < n && (board[x][y] == 1 || board[x][y] == 2)) {
                        ++cnt;
                    }
                }
                if (board[i][j] && (cnt < 2 || cnt > 3)) board[i][j] = 2;
                else if (!board[i][j] && cnt == 3) board[i][j] = 3;
            }
        }
        for (int i = 0; i < m; ++i) {
            for (int j = 0; j < n; ++j) {
                board[i][j] %= 2;
            }
        }
    }
};

本文转自博客园Grandyang的博客,原文链接:生命游戏[LeetCode] Game of Life ,如需转载请自行联系原博主。

相关文章
|
1月前
|
算法
Leetcode第45题(跳跃游戏II)
这篇博客文章讨论了如何使用贪心算法解决LeetCode第45题“跳跃游戏II”,目的是找到使用最少跳跃次数到达数组末尾的策略。
74 8
Leetcode第45题(跳跃游戏II)
|
3月前
|
算法
LeetCode第55题跳跃游戏
LeetCode第55题"跳跃游戏"的解题方法,通过记录当前最远可达到的位置并判断每个位置是否可达以及能否到达末尾,有效解决了跳跃至数组末尾的可行性问题。
LeetCode第55题跳跃游戏
|
1月前
Leetcode第55题(跳跃游戏)
LeetCode第55题“跳跃游戏”要求判断在一个非负整数数组中,从第一个位置出发,是否能够到达最后一个位置,其中每个位置的元素代表可跳跃的最大长度。
27 0
|
3月前
|
人工智能 算法 Java
LeetCode经典算法题:井字游戏+优势洗牌+Dota2参议院java解法
LeetCode经典算法题:井字游戏+优势洗牌+Dota2参议院java解法
50 1
|
3月前
|
算法
LeetCode第45题跳跃游戏 II
LeetCode第45题"跳跃游戏 II"的解题方法,通过一次循环和选择每个位置的最大可跳距离,有效减少了跳跃次数,简化了问题。
|
2月前
|
Unix Shell Linux
LeetCode刷题 Shell编程四则 | 194. 转置文件 192. 统计词频 193. 有效电话号码 195. 第十行
本文提供了几个Linux shell脚本编程问题的解决方案,包括转置文件内容、统计词频、验证有效电话号码和提取文件的第十行,每个问题都给出了至少一种实现方法。
LeetCode刷题 Shell编程四则 | 194. 转置文件 192. 统计词频 193. 有效电话号码 195. 第十行
|
3月前
|
Python
【Leetcode刷题Python】剑指 Offer 32 - III. 从上到下打印二叉树 III
本文介绍了两种Python实现方法,用于按照之字形顺序打印二叉树的层次遍历结果,实现了在奇数层正序、偶数层反序打印节点的功能。
56 6
|
3月前
|
搜索推荐 索引 Python
【Leetcode刷题Python】牛客. 数组中未出现的最小正整数
本文介绍了牛客网题目"数组中未出现的最小正整数"的解法,提供了一种满足O(n)时间复杂度和O(1)空间复杂度要求的原地排序算法,并给出了Python实现代码。
113 2
|
18天前
|
机器学习/深度学习 人工智能 自然语言处理
280页PDF,全方位评估OpenAI o1,Leetcode刷题准确率竟这么高
【10月更文挑战第24天】近年来,OpenAI的o1模型在大型语言模型(LLMs)中脱颖而出,展现出卓越的推理能力和知识整合能力。基于Transformer架构,o1模型采用了链式思维和强化学习等先进技术,显著提升了其在编程竞赛、医学影像报告生成、数学问题解决、自然语言推理和芯片设计等领域的表现。本文将全面评估o1模型的性能及其对AI研究和应用的潜在影响。
16 1
|
2月前
|
数据采集 负载均衡 安全
LeetCode刷题 多线程编程九则 | 1188. 设计有限阻塞队列 1242. 多线程网页爬虫 1279. 红绿灯路口
本文提供了多个多线程编程问题的解决方案,包括设计有限阻塞队列、多线程网页爬虫、红绿灯路口等,每个问题都给出了至少一种实现方法,涵盖了互斥锁、条件变量、信号量等线程同步机制的使用。
LeetCode刷题 多线程编程九则 | 1188. 设计有限阻塞队列 1242. 多线程网页爬虫 1279. 红绿灯路口