Question

我正在尝试制作一个可以在c＃中填充int数组的算法。基本上，作为MS Paint中的填充工具，我有一个颜色，如果我在数组中选择（x，y）坐标，它会用新颜色替换所有具有相同初始颜色的邻居。

前：

[0,0,0]
[0,1,0]
[1,1,0]

如果我将3放入（0,0），则数组变为：

[3,3,3]
[3,1,3]
[1,1,3]

所以我在递归中尝试了它并且确实有效，但并非总是如此。实际上，我有时会出现“Stack Overflow”错误（似乎合适）。这是我的代码，如果你能告诉我什么是错的，那就太好了。）

public int[,] fill(int[,] array, int x, int y, int initialInt, int newInt)
{
    if (array[x, y] == initialInt)
    {
        array[x, y] = newInt;

        if (x < array.GetLength(0) - 1)
            array = fill(array, (x + 1), y, initialInt, newInt);
        if (x > 0)
            array = fill(array, (x - 1), y, initialInt, newInt);

        if (y < array.GetLength(1) - 1)
            array = fill(array, x, (y + 1), initialInt, newInt);
        if (y > 0)
            array = fill(array, x, (y - 1), initialInt, newInt);
    }

    return array;
}

谢谢！

Answer 1

如何使用堆栈/队列来管理剩余的工作？

public void Fill(int[,] array, int x, int y, int newInt)
{
    int initial = array[x,y];

    Queue<Tuple<int,int>> queue = new Queue<Tuple<int,int>>();
    queue.Push(new Tuple<int, int>(x, y));

    while (queue.Any())
    {
        Tuple<int, int> point = queue.Dequeue();

        if (array[point.Value1, point.Value2] != initial)
            continue;

        array[point.Value1, point.Value2] = newInt;

        EnqueueIfMatches(array, queue, point.Value1 - 1, point.Value2, initial);
        EnqueueIfMatches(array, queue, point.Value1 + 1, point.Value2, initial);
        EnqueueIfMatches(array, queue, point.Value1, point.Value2 - 1, initial);
        EnqueueIfMatches(array, queue, point.Value1, point.Value2 + 1, initial);        
    }
}

private void EnqueueIfMatches(int[,] array, Queue<Tuple<int, int>> queue, int x, int y, int initial)
{
    if (x < 0 || x >= array.GetLength(0) || y < 0 || y >= array.GetLength(1))
        return;

    if (array[x, y] == initial)
       queue.Enqueue(new Tuple<int, int>(x, y));
}

Answer 2

这是一个教科书示例，说明为什么使用递归并不总是合适的。递归对于遍历本质上递归的数据结构（例如树）很有用，但是你的像素数据数组不是。

我建议在代码中添加一个计数器，以打印调用fill()函数的频率。在每次函数调用时，您的机器必须在内存中的堆栈上创建一个新帧（因此它知道在函数结束后它必须返回的内存位置）。递归图像填充算法会多次调用fill()函数，因此堆栈将非常快速地增长。它的尺寸有限，因此它会溢出以获得更大的图片。

解决方案是实现迭代填充算法，使用循环而不是递归来迭代像素。

参见recursion和stack overflows上的维基百科，或Foley等人的“计算机图形学，原理与实践”。有关基本计算机图形算法的更详细介绍。

Answer 3

正如已经建议的那样，问题在于递归调用的数量。在32位机器上你有4个字节的指针，所以如果你有一个512 * 512的图像并且你想要填满整个东西，那么单独的函数指针将占用你的堆栈上的512 * 512 * 4bytes = 1MB内存。 And that is the default size of the stack。无论函数指针如何，您都会传递另外5个引用（array，x，y，initialInt，newInt），这些引用都会被复制作为临时对象调用，并且在函数调用终止之前处于堆栈中。在相同大小的图像上，这些是另一个512 * 512 * 5 * 4bytes = 5MB的内存。

要解决您的问题，您可以modify（与上面相同的链接）堆栈的大小。

另外，为了节省一些堆栈空间，您可以考虑将参数包装在单个对象中，在这种情况下，每次调用只有4位临时内存，而不是20位。

尽管如此，最好的解决方案是迭代重写算法。

洪水填充递归算法

3 个答案: