题目描述
每个细胞 活(1)/死(0)。下一代:活细胞周围2~3 个活则存活,否则死;死细胞周围恰好 3 个活则复活。所有细胞同时更新。
思路解析
用 4 个数编码:0 死、1 活、2 将生(原死下步活)、3 将死(原活下步死)。数邻居时把 1 和 3 都算「原来是活的」。全部标记完,再统一把 2→1、3→0。
初始 · 竖条:绿色是活细胞,组成一根竖条。来逐个判断每个细胞的命运。
判断一个细胞的命运,要数它上下左右及四个斜角共 8 个邻居里有几个是活的,再套规则。数的时候用「旧状态」。
看中心 (1,1):中心 (1,1) 是活的,上下两个活邻居 = 2 个,符合「2~3 存活」→ 它继续活,保持 1。
看 (0,1):(0,1) 是活的,但只有 1 个活邻居(下方),少于 2 → 下一步死。标成 将死(3),但本轮数邻居时它仍算「活」。
看 (1,0):(1,0) 是死的,但周围 (0,1)、(1,1)、(2,1) 恰好 3 个活 → 复活!标成 将生(2)。
同理 (1,2)、(2,1):(1,2) 同样 3 个活邻居 → 将生;(2,1) 和 (0,1) 一样只有 1 个活邻居 → 将死。全部标记完毕。
统一还原:最后扫一遍:将生(2)→活(1)、将死(3)→死(0)。竖条变成了横条。这就是「同时更新」的效果。
需要「同时」更新又想原地的问题,常用「编码中间状态、最后统一还原」这一招。
参考代码(Python)
1for i in range(m):
2 for j in range(n):
3 live = 数周围 8 个里值为 1 或 3 的个数 # 3 也算原来活的
4 if board[i][j]==1 and (live<2 or live>3): board[i][j]=3 # 活→将死
5 if board[i][j]==0 and live==3: board[i][j]=2 # 死→将生
6for i,j: board[i][j] = 1 if board[i][j]==2 else (0 if board[i][j]==3 else board[i][j])
7 # 等价: 将生2→1, 将死3→0复杂度分析
- 时间复杂度:O(m×n) —— 每格看 8 邻居,常数
- 空间复杂度:O(1) —— 原地,用中间状态
套路模板
记住骨架:两遍扫描——先编码同时记"旧+新"、数邻居时 1 和 3 都算"原来活",再统一还原。矩阵置零的"特殊标记法"也是同一招。
1# 编码: 0死 1活 2将生(死→活) 3将死(活→死)
2for i, j in 所有格子:
3 live = sum(board[x][y] in (1,3) for x,y in 8邻居) # 1和3都算class="cl-str">"原来活"!
4 if board[i][j]==1 and not 2<=live<=3: board[i][j]=3 # 活→将死
5 elif board[i][j]==0 and live==3: board[i][j]=2 # 死→将生
6for i, j in 所有格子:
7 board[i][j] = {2:1, 3:0}.get(board[i][j], board[i][j]) # 统一还原易错点
- ❌ 数邻居只数值为 1 的 → ✅ 把 3(将死) 也算「原来是活的」(它本轮还没真正死,邻居计数要用旧状态)
- ❌ 边遍历边改成 0/1 → ✅ 用 2/3 中间态,最后统一还原(直接改会影响后面格子的邻居计数)
以上文字与上方动画完全同一思路:先看动画建立直觉 → 读文字巩固 → 关掉页面自己默写一遍代码,能写出来才算真的掌握。