733. Flood Fill

733_flood_fill/memo.md

@@ -0,0 +1,112 @@
+# 733. Flood Fill
+
+https://leetcode.com/problems/flood-fill/
+
+## Comments
+
+### step1
+
+*   https://cpprefjp.github.io/reference/utility/make_pair.html
+*   https://cpprefjp.github.io/lang/cpp17/structured_bindings.html
+    *   `auto` でいける
+*   細かい修正はありつつ、AC
+*   選択肢として、再帰関数を使う、queue を使った iterative approach などが頭にあった。どれでも良かったが、stack を使う iterative にしてみた
+*   in-place で変えていくので、`visited` は必須ではないもののこちらのほうが可読性が高いように思う
+*   範囲チェックは stack に積む前にやってもよいのだが、4 方向に進むループをネストするのが嫌だったので、多少のオーバーヘッドは覚悟して一旦追加してからチェックすることにした。
+
+```cpp
+            int dr[] = {-1, 1, 0, 0};
+            int dc[] = {0, 0, -1, 1};
+
+            // 2. Check all 4 neighbors
+            for (int i = 0; i < 4; ++i) {
+                int next_r = r + dr[i];
+                int next_c = c + dc[i];
+                ...
+            }
+```
+
+### step2
+
+*   一応再帰でも書いてみた (`step2.Solution`)
+*   再帰関数を定義するとき、C++ に inner function というのはあるんだろうか。`image` その他引数が多くて邪魔な印象もある。
+    *   Gemini には、メンバ変数を使うことを提案された。
+    *   ラムダ式で同じようなことができるらしいということも言われた
+    *   一応 Gemini はこんなの出してきた。ラムダ式…なるほど…
+    *   今回自分で書くのは見送り。キャプチャという概念があるのか。
+
+
+```
+*Gemini*
+
+ラムダ式の主な特徴と使い方
+構文: [キャプチャ](引数) { 本体 } という基本的な形をしています。
+
+変数キャプチャ: [] の部分で、外側のスコープの変数をどのように扱うかを指定します。
+
+[x] : 変数 x を値でコピーして利用する。
+
+[&x] : 変数 x を参照で利用する（外側の x を変更できる）。
+
+[=] : スコープ内のすべての変数を値でキャプチャする。
+
+[&] : スコープ内のすべての変数を参照でキャプチャする。
+
+主な用途: 特に、標準ライブラリ（STL）のアルゴリズム（std::sort, std::for_each, std::find_if など）に短い処理をその場で渡す際に非常に強力です。
+```
+
+```cpp
+#include <vector>
+#include <functional> // std::function を使うために必要
+
+class Solution {
+public:
+    vector<vector<int>> floodFill(vector<vector<int>>& image, int sr, int sc, int color) {
+        int original_color = image[sr][sc];
+
+        // 開始色が目的の色と同じなら何もしない
+        if (original_color == color) {
+            return image;
+        }
+
+        int num_rows = image.size();
+        int num_cols = image[0].size();
+
+        // 1. 再帰呼び出し用のラムダ式を std::function として宣言
+        std::function<void(int, int)> dfs;
+
+        // 2. ラムダ式を定義し、自身をキャプチャさせる
+        // [&] で dfs 自身と、image, color などの変数をキャプチャする
+        dfs = [&](int r, int c) {
+            // 範囲外か、色が異なる（訪問済み）場合は終了
+            if (r < 0 || r >= num_rows || c < 0 || c >= num_cols || image[r][c] != original_color) {
+                return;
+            }
+
+            // 色を塗り替える
+            image[r][c] = color;
+
+            // 再帰呼び出し
+            dfs(r + 1, c);
+            dfs(r - 1, c);
+            dfs(r, c + 1);
+            dfs(r, c - 1);
+        };
+
+        // 3. ラムダ式を実行開始
+        dfs(sr, sc);
+
+        return image;
+    }
+};
+```
+
+*   今回は in-place で変更しているが、コピーして返したい場合は？
+    *   `vector<vector<int>> result_image = image;` でコピーになるっぽい？？
+*   `std::pair` をより一般化したのが `tuple` か
+    *   https://cpprefjp.github.io/reference/utility/pair.html
+*   C++ は `std` namespace に色々定義されているのはいいとして、どのヘッダを include すればいいのかまだわからんやつが多い。データ構造系はその名前のヘッダであるのが多い気がする (`stack` とか)。`pair` は `utility`
+
+### step3
+
+*   今回は時間がないので省略

733_flood_fill/step1.cpp

@@ -0,0 +1,36 @@
+#include <set>
+#include <stack>
+#include <utility>
+
+class Solution {
+public:
+    vector<vector<int>> floodFill(vector<vector<int>>& image, int sr, int sc, int color) {
+        int original_color = image[sr][sc];
+        int num_rows = image.size();
+        int num_cols = image[0].size();
+        std::set<std::pair<int, int>> visited;
+        std::stack<std::pair<int, int>> pixels;
+        pixels.push(std::make_pair(sr, sc));
+        while (!pixels.empty()) {
+            std::pair<int, int> position = pixels.top();
+            auto [x, y] = position;
+            pixels.pop();
+            if (!(0 <= x && x < num_rows && 0 <= y && y < num_cols)) {
+                continue;
+            }
+            if (visited.contains(position)) {
+                continue;
+            }
+            visited.insert(position);
+            if (image[x][y] != original_color) {
+                continue;
+            }
+            image[x][y] = color;
+            pixels.push(std::make_pair(x + 1, y));
+            pixels.push(std::make_pair(x - 1, y));
+            pixels.push(std::make_pair(x, y + 1));
+            pixels.push(std::make_pair(x , y - 1));
+        }
+        return image;
+    }
+};

733_flood_fill/step2.cpp

@@ -0,0 +1,33 @@
+#include <set>
+#include <utility>
+
+class Solution {
+public:
+    vector<vector<int>> floodFill(vector<vector<int>>& image, int sr, int sc, int color) {
+        int original_color = image[sr][sc];
+        std::set<std::pair<int, int>> visited;
+        floodFillHelper(image, sr, sc, original_color, color, visited);
+        return image;
+    }
+private:
+    void floodFillHelper(vector<vector<int>>& image, int x, int y, int original_color, int color, std::set<std::pair<int, int>>& visited) {
+        int num_rows = image.size();
+        int num_cols = image[0].size();
+        if (!(0 <= x && x < num_rows && 0 <= y && y < num_cols)) {
+            return;
+        }
+        auto position = std::make_pair(x, y);
+        if (visited.contains(position)) {
+            return;
+        }
+        visited.insert(position);
+        if (image[x][y] != original_color) {
+            return;
+        }
+        image[x][y] = color;
+        floodFillHelper(image, x + 1, y, original_color, color, visited);
+        floodFillHelper(image, x - 1, y, original_color, color, visited);
+        floodFillHelper(image, x, y + 1, original_color, color, visited);
+        floodFillHelper(image, x, y - 1, original_color, color, visited);
+    }
+};