Java 中查詢二進位制矩陣中含零最多的列

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在 Java 中，陣列是一個物件。它是一種非基本資料型別，用於儲存相同資料型別的多個值。Java 中的矩陣只不過是一個多維陣列，它表示多行多列。

二進位制矩陣是由 0 和 1 組成的矩陣，其中每個元素只能是兩個可能值中的一個。

這裡我們給出一個包含二進位制元素的二進位制矩陣，根據題意，我們需要找到包含最多 0 的列。

讓我們開始吧！

舉幾個例子

示例 1

給定二進位制矩陣 =

1 1 0 0
0 1 0 1
0 0 1 1
1 1 1 1

• 包含最多零的列是：1 和 3

示例 2

給定二進位制矩陣 =

0 0 1 1 1
1 0 1 0 0
0 0 0 1 1
0 1 1 1 0
0 1 0 0 1

• 包含最多零的列是：1

示例 3

給定二進位制矩陣 =

1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1

• 包含最多零的列是：不存在這樣的列

演算法

演算法 1：（使用巢狀 for 迴圈）

• 步驟 1 − 程式初始化一個二進位制矩陣和兩個變數，用於儲存最大零計數及其對應的列索引。

• 步驟 2 − 然後迴圈遍歷矩陣的每一列，並計算該列中零的數量。

• 步驟 3 − 如果當前列的零的數量更多，則更新最大零計數及其對應的列索引。

• 步驟 4 − 最後，列印包含最多零的列，或者如果矩陣中沒有零，則列印“給定矩陣不包含任何零”。

演算法 2：（使用 Java 流）

• 步驟 1 − 程式初始化一個二進位制矩陣和兩個變數，用於儲存最大零計數及其對應的列索引。

• 步驟 2 − 然後迴圈遍歷矩陣的每一列，並使用 Java 流來計算該列中零的數量。

• 步驟 3 − 如果當前列的零的數量更多，則更新最大零計數及其對應的列索引。

• 步驟 4 − 最後，列印包含最多零的列，或者如果矩陣中沒有零，則列印“給定矩陣不包含任何零”。

• 步驟 5 − Java 流提供了一種用於處理資料的函數語言程式設計方法，可以顯著減少執行集合資料上的複雜操作所需的程式碼量。

語法

Java 中的Matrix.length()方法返回給定矩陣的長度。

以下是其語法：

inputMatrix.lenght

其中，'inputMatrix' 指的是給定的矩陣。

Arrays.stream(matrix) 將二維整數陣列矩陣轉換為陣列流，其中流中的每個陣列表示矩陣中的一行。

Arrays.stream(matrix)

.mapToInt(row -> row[column]) 將流中的每個陣列（行）對映到與指定列索引處的元素對應的整數值。

.mapToInt(row -> row[column]) 

多種方法

我們提供了不同的方法來解決這個問題。

• 使用巢狀 for 迴圈

• 使用 Java 流

讓我們一一檢視程式及其輸出。

方法 1：使用巢狀 for 迴圈

在這種方法中，二進位制矩陣元素將在程式中初始化。然後呼叫一個使用者定義的方法，並將矩陣作為引數傳遞，在方法內部，根據演算法 1 使用巢狀 for 迴圈計算給定二進位制矩陣中包含最多 0 的列。

示例

public class Main {
   public static void main(String[] args) {
      
      // Create a binary matrix
      int[][] matrix = {{1, 0, 1, 0}, {0, 1, 0, 1}, {1, 0, 0, 0}, {0, 1, 1, 0}};
      
      // Initialize variables to store the maximum zero count and its corresponding column index
      int maxZeroCount = -1;
      int maxZeroColumn = -1;
      
      // Loop through each column of the matrix and count the number of zeros in that column
      for (int j = 0; j < matrix[0].length; j++) {
         int zeroCount = 0;
         for (int[] row : matrix) {
            if (row[j] == 0) {
               zeroCount++;
            }
         }
         
         // Update the maximum zero count and its corresponding column index if the current column has more zeros
         if (zeroCount > maxZeroCount) {
            maxZeroCount = zeroCount;
            maxZeroColumn = j;
         }
      }
      
      // Print the result
      if (maxZeroCount == 0) {
         System.out.println("The given matrix does not contain any zeros.");
      } else {
         System.out.print("The column(s) with the maximum number of zeros is/are: ");
         for (int j = 0; j < matrix[0].length; j++) {
            int zeroCount = 0;
            for (int[] row : matrix) {
               if (row[j] == 0) {
                  zeroCount++;
               }
            }
            if (zeroCount == maxZeroCount) {
               System.out.print(j + " ");
            }
         }
      }
   }
}

輸出

The column(s) with the maximum number of zeros is/are: 3

方法 2：使用 Java 流

在這種方法中，二進位制矩陣元素將在程式中初始化。然後呼叫一個使用者定義的方法，並將矩陣作為引數傳遞，在方法內部，根據演算法 2 使用 Java 流計算給定二進位制矩陣中包含最多 0 的列。

示例

import java.util.Arrays;
public class Main {
   public static void main(String[] args) {
      
      // Create a binary matrix
      int[][] matrix = {{1, 0, 0, 0}, {0, 1, 0, 1}, {1, 0, 0, 0}, {0, 1, 1, 0}};
      
      // Initialize variables to store the maximum zero count and its corresponding column index
      int maxZeroCount = -1;
      int maxZeroColumn = -1;
      
      // Loop through each column of the matrix and count the number of zeros in that column using a lambda expression
      for (int j = 0; j < matrix[0].length; j++) {
         final int column = j; // Make a copy of j to use inside the lambda expression
         int zeroCount = (int) Arrays.stream(matrix)
               .mapToInt(row -> row[column])
               .filter(value -> value == 0)
               .count();
      
         // Update the maximum zero count and its corresponding column index if the current column has more zeros
         if (zeroCount > maxZeroCount) {
            maxZeroCount = zeroCount;
            maxZeroColumn = j;
         }
      }
      
      // Print the result
      if (maxZeroCount == 0) {
         System.out.println("The given matrix does not contain any zeros.");
      } else {
         System.out.print("The column(s) with the maximum number of zeros is/are: ");
         for (int j = 0; j < matrix[0].length; j++) {
            final int column = j; // Make a copy of j to use inside the lambda expression
            int zeroCount = (int) Arrays.stream(matrix)
               .mapToInt(row -> row[column])
               .filter(value -> value == 0)
               .count();
            if (zeroCount == maxZeroCount) {
               System.out.print(j + " ");
            }
         }
      }
   }
}

輸出

The column(s) with the maximum number of zeros is/are: 2 3

在本文中，我們探討了使用 Java 程式語言查詢二進位制矩陣中包含最多 0 的列的不同方法。