如何解决 LeetCode「最大加号标志」中的递归深度超限问题

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如何解决 LeetCode「最大加号标志」中的递归深度超限问题

本文详解为何在 orderOfLargestPlusSign 问题中使用记忆化递归会触发 RecursionError,并提供高效、非递归的动态规划解法——通过预处理四个方向的连续非矿格长度,在 O(n²) 时间内安全求解。

本文详解为何在 `orderoflargestplussign` 问题中使用记忆化递归会触发 `recursionerror`,并提供高效、非递归的动态规划解法——通过预处理四个方向的连续非矿格长度,在 o(n²) 时间内安全求解。

leetcode 第 764 题「最大加号标志」中,目标是找出一个以某格为中心、四臂等长(上下左右延伸均为 1)的最大加号形状,其阶数(order)即为臂长。初学者常尝试用记忆化递归(如 @cache + DFS)直接定义 helper(r, c) 表示以 (r, c) 为中心能形成的最大加号阶数。但该思路存在根本性逻辑缺陷:

问题根源:递归定义不满足有向无环性
原代码中:

ans = 1 + min(     helper(r + 1, c),  # 下     helper(r - 1, c),  # 上     helper(r, c + 1),  # 右     helper(r, c - 1)   # 左 )

helper(r, c) 依赖于其邻接格子的 helper 值,而这些邻接格子又会反过来依赖 (r, c)(例如 helper(r+1, c) 调用 helper(r, c) 作为“上”方向),形成隐式循环依赖。即使添加了 @cache 和边界/矿格判断,缓存也无法打破这种双向调用链——因为 helper 的语义是“以该点为中心的阶数”,而非“从该点向某方向可延伸的长度”。这导致深度随 n 指数级增长,最终触发 RecursionError: maximum recursion depth exceeded。

正确解法:方向分离 + 动态规划预处理
核心思想是将问题解耦:不直接求“中心阶数”,而是分别预计算每个格子向上、下、左、右四个方向连续非矿格的最大长度,再对每个格子取四者最小值,即为其作为中心时的最大加号阶数。

  • top[i][j]:从 (i,j) 向上(行减小)连续非矿格数量(含自身)
  • bot[i][j]:向下连续长度
  • left[i][j]:向左连续长度
  • right[i][j]:向右连续长度

这些数组均可通过两次扫描(正向 + 反向) 在 O(n²) 内完成,完全避免递归:

class Solution:     def orderOfLargestPlusSign(self, n: int, mines: List[List[int]]) -> int:         mine_set = {tuple(m) for m in mines}  # O(1) 查找         R = range(n)          # 初始化四方向DP数组         top = [[0] * n for _ in R]         bot = [[0] * n for _ in R]         left = [[0] * n for _ in R]         right = [[0] * n for _ in R]          # 正向扫描:计算 top 和 left         for i in R:             s_top = s_left = 0             for j in R:                 # top[i][j]: 从第0行到第i行,(i,j)向上连续非矿数                 if (i, j) in mine_set:                     s_top = 0                 else:                     s_top += 1                 top[i][j] = s_top                  # left[i][j]: 从第0列到第j列,(i,j)向左连续非矿数                 if (j, i) in mine_set:  # 注意:此处利用对称性,(j,i)对应left[j][i]                     s_left = 0                 else:                     s_left += 1                 left[j][i] = s_left  # 即 left[col][row] = 向左长度          # 反向扫描:计算 bot 和 right         for i in R:             s_bot = s_right = 0             for j in reversed(R):                 if (i, j) in mine_set:                     s_bot = 0                 else:                     s_bot += 1                 bot[i][j] = s_bot                  if (j, i) in mine_set:                     s_right = 0                 else:                     s_right += 1                 right[j][i] = s_right          # 枚举每个中心点,取四方向最小值的最大值         ans = 0         for i in R:             for j in R:                 arm = min(top[i][j], bot[i][j], left[i][j], right[i][j])                 ans = max(ans, arm)         return ans

? 关键实现细节说明

  • 使用 set 存储 mines,确保 O(1) 矿格查询;
  • 利用坐标对称性(如 left[j][i] 对应位置 (i,j) 的左向长度),减少循环嵌套层级,提升可读性;
  • 每次扫描中,遇到矿格则重置计数器 s_* = 0,否则累加,自然体现“连续”含义;
  • 最终 min(top[i][j], bot[i][j], left[i][j], right[i][j]) 即是以 (i,j) 为中心的最大加号臂长——因为加号四臂必须同时存在且等长。

? 总结与建议
当问题涉及“多方向依赖”且递归状态易形成环时(尤其网格类 DFS),优先考虑方向解耦 + DP 预处理。本题时间复杂度 O(n²),空间复杂度 O(n²),稳定高效,无栈溢出风险。切勿强行套用记忆化递归而不验证状态转移的拓扑序——这是导致 RecursionError 的最常见深层原因。

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