logo

TechCodeview

Scopri se la matrice data è Toeplitz oppure no

Data una matrice quadrata insieme a[][] d'ordine N il tuo compito è verificare se si tratta di una matrice Toeplitz.

Nota: Una matrice di Toeplitz, detta anche matrice diagonale costante, è una matrice in cui gli elementi di ogni singola diagonale discendente sono gli stessi da sinistra a destra. In modo equivalente per qualsiasi voce mat[i][j] è uguale a mat[i-1][j-1] o mat[i-2][j-2] e così via.



Esempi:

0,0625 come frazione

Ingresso: con[][] = [ [6 7 8]
[4 6 7]
[1 4 6] ]
Produzione: SÌ
Spiegazione: Tutte le diagonali della matrice data sono [6 6 6] [7 7] [8] [4 4] [1]. Per ogni diagonale poiché tutti gli elementi sono uguali la matrice data è la matrice di Toeplitz.

Ingresso: con[][] = [ [6 3 8]
[4 9 7]
[1 4 6] ]
Produzione: NO
Spiegazione: Gli elementi diagonali primari della matrice data sono [6 9 6]. Poiché gli elementi diagonali non sono gli stessi, la matrice data non è la matrice di Toeplitz.



[Approccio previsto - 1] - Controllo di ciascuna diagonale - O(n * n) Tempo e O(1) Spazio

L'idea è di attraversare ogni diagonale inclinata verso il basso nella matrice utilizzando ogni elemento nella prima riga e ogni elemento nella prima colonna come punto di partenza e verificare che ogni elemento lungo quella diagonale corrisponda al valore in testa.

Seguire i passaggi indicati di seguito:

  • Permetteren = mat.size()Em = mat[0].size().
  • Per ogni indice di colonnaida0Am - 1chiamatacheckDiagonal(mat 0 i); se restituisce false restituisce immediatamente false fromisToeplitz.
  • Per ogni riga indiceida0An - 1chiamatacheckDiagonal(mat i 0); se restituisce false restituisce immediatamente false fromisToeplitz.
  • Se tutti chiamanocheckDiagonalsuccesso restituisce vero.
  • IncheckDiagonal(mat x y)confrontaremat[i][j]Amat[x][y]per ciascunoi = x+1 j = y+1Mentrei < n && j < m; restituisce false al primo disallineamento altrimenti restituisce true dopo aver raggiunto il limite.

Di seguito è riportato il implementazione:



database delle proprietà degli acidi
C++ 
#include    using namespace std; // function to check if diagonal elements are same bool checkDiagonal(vector<vector<int>> &mat int x int y) {  int n = mat.size() m = mat[0].size();  for(int i = x + 1 j = y + 1;   i < n && j < m; i++ j++) {  if(mat[i][j] != mat[x][y])  return false;  }  return true; } // Function to check whether given // matrix is toeplitz matrix or not bool isToeplitz(vector<vector<int>> &mat) {  int n = mat.size() m = mat[0].size();  // check each descending diagonal starting from  // first row and first column of the matrix  for(int i = 0; i < m; i++)  if(!checkDiagonal(mat 0 i))  return false;  for(int i = 0; i < n; i++)   if(!checkDiagonal(mat i 0))  return false;    // if all diagonals are same return true  return true; } int main() {  vector<vector<int>> mat = {  {6 7 8}  {4 6 7}  {1 4 6}  };  if(isToeplitz(mat)) {  cout << 'Yes';  } else {  cout << 'No';  }  return 0; }
Java 
import java.util.*; class GfG {  // function to check if diagonal elements are same  static boolean checkDiagonal(List<List<Integer>> mat int x int y) {  int n = mat.size() m = mat.get(0).size();  for(int i = x + 1 j = y + 1;   i < n && j < m; i++ j++) {  if(!mat.get(i).get(j).equals(mat.get(x).get(y)))  return false;  }  return true;  }  // Function to check whether given  // matrix is toeplitz matrix or not  static boolean isToeplitz(List<List<Integer>> mat) {  int n = mat.size() m = mat.get(0).size();  // check each descending diagonal starting from  // first row and first column of the matrix  for(int i = 0; i < m; i++)  if(!checkDiagonal(mat 0 i))  return false;  for(int i = 0; i < n; i++)   if(!checkDiagonal(mat i 0))  return false;  // if all diagonals are same return true  return true;  }  public static void main(String[] args) {  List<List<Integer>> mat = Arrays.asList(  Arrays.asList(6 7 8)  Arrays.asList(4 6 7)  Arrays.asList(1 4 6)  );  if(isToeplitz(mat)) {  System.out.println('Yes');  } else {  System.out.println('No');  }  } }
Python 
# function to check if diagonal elements are same def checkDiagonal(mat x y): n m = len(mat) len(mat[0]) i j = x + 1 y + 1 while i < n and j < m: if mat[i][j] != mat[x][y]: return False i += 1 j += 1 return True # Function to check whether given # matrix is toeplitz matrix or not def isToeplitz(mat): n m = len(mat) len(mat[0]) # check each descending diagonal starting from # first row and first column of the matrix for i in range(m): if not checkDiagonal(mat 0 i): return False for i in range(n): if not checkDiagonal(mat i 0): return False # if all diagonals are same return true return True mat = [ [6 7 8] [4 6 7] [1 4 6] ] if isToeplitz(mat): print('Yes') else: print('No')
C# 
using System; using System.Collections.Generic; class GfG {  // function to check if diagonal elements are same  static bool checkDiagonal(List<List<int>> mat int x int y) {  int n = mat.Count m = mat[0].Count;  for(int i = x + 1 j = y + 1;   i < n && j < m; i++ j++) {  if(mat[i][j] != mat[x][y])  return false;  }  return true;  }  // Function to check whether given  // matrix is toeplitz matrix or not  static bool isToeplitz(List<List<int>> mat) {  int n = mat.Count m = mat[0].Count;  // check each descending diagonal starting from  // first row and first column of the matrix  for(int i = 0; i < m; i++)  if(!checkDiagonal(mat 0 i))  return false;  for(int i = 0; i < n; i++)   if(!checkDiagonal(mat i 0))  return false;  // if all diagonals are same return true  return true;  }  static void Main() {  var mat = new List<List<int>> {  new List<int> {6 7 8}  new List<int> {4 6 7}  new List<int> {1 4 6}  };  if(isToeplitz(mat)) {  Console.WriteLine('Yes');  } else {  Console.WriteLine('No');  }  } }
JavaScript 
// function to check if diagonal elements are same function checkDiagonal(mat x y) {  let n = mat.length m = mat[0].length;  for(let i = x + 1 j = y + 1;   i < n && j < m; i++ j++) {  if(mat[i][j] !== mat[x][y])  return false;  }  return true; } // Function to check whether given // matrix is toeplitz matrix or not function isToeplitz(mat) {  let n = mat.length m = mat[0].length;  // check each descending diagonal starting from  // first row and first column of the matrix  for(let i = 0; i < m; i++)  if(!checkDiagonal(mat 0 i))  return false;  for(let i = 0; i < n; i++)   if(!checkDiagonal(mat i 0))  return false;  // if all diagonals are same return true  return true; } let mat = [  [6 7 8]  [4 6 7]  [1 4 6] ]; if(isToeplitz(mat)) {  console.log('Yes'); } else {  console.log('No'); }

Produzione 
Yes

[Approccio previsto - 2] - Controllo diagonalmente sopra l'elemento - O(n * n) Tempo e O(1) Spazio

L'idea è di scansionare ogni cella dalla seconda riga e dalla seconda colonna in poi confrontando ciascun valore con quello vicino in alto a sinistra. Se qualche elemento differisce da quello diagonalmente sopra di esso hai riscontrato una violazione della proprietà Toeplitz e puoi fermarti immediatamente; se attraversi l'intera matrice senza discrepanze, ogni diagonale è costante.

inizializzatore di dizionario C#

Seguire i passaggi indicati di seguito:

  • Permetteren = mat.size()Em = mat[0].size().
  • Iterareida 1 an - 1e all'interno di quellojda 1 am - 1.
  • Semat[i][j] != mat[i - 1][j - 1]in qualsiasi momento ritornarefalse.
  • Una volta che tutte le coppie sono state controllate senza disallineamenti, vengono restituitetrue.

Di seguito è riportato il implementazione:

C++ 
#include    using namespace std; // Function to check whether given // matrix is toeplitz matrix or not bool isToeplitz(vector<vector<int>> &mat) {  int n = mat.size() m = mat[0].size();  // check diagonally above element of  // each element in the matrix  for(int i = 1; i < n; i++) {  for(int j = 1; j < m; j++) {  if(mat[i][j] != mat[i - 1][j - 1])  return false;  }  }    // if all diagonals are same return true  return true; } int main() {  vector<vector<int>> mat = {  {6 7 8}  {4 6 7}  {1 4 6}  };  if(isToeplitz(mat)) {  cout << 'Yes';  } else {  cout << 'No';  }  return 0; }
Java 
import java.util.*; class GfG {  // Function to check whether given  // matrix is toeplitz matrix or not  static boolean isToeplitz(List<List<Integer>> mat) {  int n = mat.size() m = mat.get(0).size();  // check diagonally above element of  // each element in the matrix  for(int i = 1; i < n; i++) {  for(int j = 1; j < m; j++) {  if(mat.get(i).get(j) != mat.get(i - 1).get(j - 1))  return false;  }  }    // if all diagonals are same return true  return true;  }  public static void main(String[] args) {  List<List<Integer>> mat = Arrays.asList(  Arrays.asList(6 7 8)  Arrays.asList(4 6 7)  Arrays.asList(1 4 6)  );  if(isToeplitz(mat)) {  System.out.println('Yes');  } else {  System.out.println('No');  }  } }
Python 
# Function to check whether given # matrix is toeplitz matrix or not def isToeplitz(mat): n m = len(mat) len(mat[0]) # check diagonally above element of # each element in the matrix for i in range(1 n): for j in range(1 m): if mat[i][j] != mat[i - 1][j - 1]: return False # if all diagonals are same return true return True mat = [ [6 7 8] [4 6 7] [1 4 6] ] if isToeplitz(mat): print('Yes') else: print('No')
C# 
using System; using System.Collections.Generic; class GfG {  // Function to check whether given  // matrix is toeplitz matrix or not  static bool isToeplitz(List<List<int>> mat) {  int n = mat.Count m = mat[0].Count;  // check diagonally above element of  // each element in the matrix  for(int i = 1; i < n; i++) {  for(int j = 1; j < m; j++) {  if(mat[i][j] != mat[i - 1][j - 1])  return false;  }  }    // if all diagonals are same return true  return true;  }  static void Main() {  var mat = new List<List<int>> {  new List<int> {6 7 8}  new List<int> {4 6 7}  new List<int> {1 4 6}  };  if(isToeplitz(mat)) {  Console.WriteLine('Yes');  } else {  Console.WriteLine('No');  }  } }
JavaScript 
// Function to check whether given // matrix is toeplitz matrix or not function isToeplitz(mat) {  let n = mat.length m = mat[0].length;  // check diagonally above element of  // each element in the matrix  for(let i = 1; i < n; i++) {  for(let j = 1; j < m; j++) {  if(mat[i][j] !== mat[i - 1][j - 1])  return false;  }  }    // if all diagonals are same return true  return true; } let mat = [  [6 7 8]  [4 6 7]  [1 4 6] ]; if(isToeplitz(mat)) {  console.log('Yes'); } else {  console.log('No'); }

Produzione 
Yes

[Approccio alternativo] - Utilizzo dell'hashing - O(n * n) Tempo e O(n) Spazio

L'idea è di assegnare un identificatore univoco a ciascuna diagonale in basso a destra (l'indice di riga meno l'indice di colonna) e utilizzare una mappa hash per registrare il primo valore visto per quella diagonale. Mentre esegui la scansione dell'intera matrice, calcoli questa chiave per ciascuna cella e verifichi che corrisponda al valore memorizzato o, se è nuova, la memorizzi. Una singola mancata corrispondenza ti consente di uscire con false; altrimenti alla fine concludi vero.

Seguire i passaggi indicati di seguito:

  • Determinare le dimensioni della matrice (conteggio di righe e conteggio di colonne) damat.
  • Crea una hashmap vuota mp per mappare ciascuna chiave diagonale al suo valore rappresentativo.
  • Attraversa ogni cellamatdal relativo indice di rigaie indice di colonnaj.
  • Per ogni cella forma la chiave diagonale sottraendojdai.
  • Sempcontiene già questa chiave confronta l'elemento corrente con il valore memorizzato; se differiscono restituisci immediatamente false.
  • Se la chiave non è ancora inseritampregistra l'elemento corrente sotto quella chiave.
  • Se completi l'attraversamento senza alcuna mancata corrispondenza, restituisce true.

Illustrazione:

Java raddoppia in stringa

Il diagramma seguente fornisce una migliore visualizzazione di questa idea. Considera la diagonale colorata di giallo. La differenza tra il valore x e il valore y di qualsiasi indice su questa diagonale è 2 (2-0 3-1 4-2 5-3). Lo stesso si può osservare per tutte le diagonali del corpo.

Scopri se la matrice data è Toeplitz oppure no

Per il colore rosso la differenza diagonale è 3. Per il colore verde la differenza diagonale è 0. Per il colore arancione la differenza diagonale è -2 e così via...

Di seguito è riportato il implementazione:

C++ 
#include    using namespace std; // Function to check whether given // matrix is toeplitz matrix or not bool isToeplitz(vector<vector<int>> &mat) {  int n = mat.size() m = mat[0].size();    // HashMap to store keyvalue pairs  unordered_map<int int> mp;    for(int i = 0; i < n; i++) {  for(int j = 0; j < m; j++) {  int key = i - j;    // If key value exists in the hashmap  if (mp[key]) {    // check if the value is same   // as the current element  if (mp[key] != mat[i][j])  return false;  }    // Else we put keyvalue pair in hashmap  else {  mp[i - j] = mat[i][j];  }  }  }  return true; } int main() {  vector<vector<int>> mat = {  {6 7 8}  {4 6 7}  {1 4 6}  };  if(isToeplitz(mat)) {  cout << 'Yes';  } else {  cout << 'No';  }  return 0; }
Java 
// JAVA program to check whether given matrix // is a Toeplitz matrix or not import java.util.*; class GFG {  static boolean isToeplitz(int[][] matrix)  {  // row = number of rows  // col = number of columns  int row = matrix.length;  int col = matrix[0].length;  // HashMap to store keyvalue pairs  HashMap<Integer Integer> map  = new HashMap<Integer Integer>();  for (int i = 0; i < row; i++)   {  for (int j = 0; j < col; j++)   {  int key = i - j;  // if key value exists in the hashmap  if (map.containsKey(key))   {  // we check whether the current value  // stored in this key matches to element  // at current index or not. If not  // return false  if (map.get(key) != matrix[i][j])  return false;  }  // else we put keyvalue pair in hashmap  else {  map.put(i - j matrix[i][j]);  }  }  }  return true;  }  // Driver Code  public static void main(String[] args)  {  int[][] matrix = { { 12 23 -32 }  { -20 12 23 }  { 56 -20 12 }  { 38 56 -20 } };    // Function call  String result = (isToeplitz(matrix)) ? 'Yes' : 'No';  System.out.println(result);  } }
Python 
# Python3 program to check whether given matrix # is a Toeplitz matrix or not def isToeplitz(matrix): # row = number of rows # col = number of columns row = len(matrix) col = len(matrix[0]) # dictionary to store keyvalue pairs map = {} for i in range(row): for j in range(col): key = i-j # if key value exists in the map if (key in map): # we check whether the current value stored # in this key matches to element at current # index or not. If not return false if (map[key] != matrix[i][j]): return False # else we put keyvalue pair in map else: map[key] = matrix[i][j] return True # Driver Code if __name__ == '__main__': matrix = [[12 23 -32] [-20 12 23] [56 -20 12] [38 56 -20]] # Function call if (isToeplitz(matrix)): print('Yes') else: print('No')
C# 
using System; using System.Collections.Generic; class GfG {  // Function to check whether given  // matrix is toeplitz matrix or not  static bool isToeplitz(List<List<int>> mat) {  int n = mat.Count m = mat[0].Count;    // HashMap to store keyvalue pairs  Dictionary<intint> mp = new Dictionary<intint>();    for(int i = 0; i < n; i++) {  for(int j = 0; j < m; j++) {  int key = i - j;    // If key value exists in the hashmap  if (mp.ContainsKey(key)) {    // check if the value is same   // as the current element  if (mp[key] != mat[i][j])  return false;  }    // Else we put keyvalue pair in hashmap  else {  mp[i - j] = mat[i][j];  }  }  }  return true;  }  static void Main() {  var mat = new List<List<int>> {  new List<int> {6 7 8}  new List<int> {4 6 7}  new List<int> {1 4 6}  };  if(isToeplitz(mat)) {  Console.WriteLine('Yes');  } else {  Console.WriteLine('No');  }  } }
JavaScript 
// Function to check whether given // matrix is toeplitz matrix or not function isToeplitz(mat) {  let n = mat.length m = mat[0].length;    // HashMap to store keyvalue pairs  const mp = new Map();    for(let i = 0; i < n; i++) {  for(let j = 0; j < m; j++) {  let key = i - j;    // If key value exists in the hashmap  if (mp.has(key)) {    // check if the value is same   // as the current element  if (mp.get(key) !== mat[i][j])  return false;  }    // Else we put keyvalue pair in hashmap  else {  mp.set(i - j mat[i][j]);  }  }  }    return true; } let mat = [  [6 7 8]  [4 6 7]  [1 4 6] ]; if(isToeplitz(mat)) {  console.log('Yes'); } else {  console.log('No'); }

Produzione 
Yes