--- comments: true difficulty: 困难 edit_url: https://github.com/doocs/leetcode/edit/main/solution/0300-0399/0329.Longest%20Increasing%20Path%20in%20a%20Matrix/README.md tags: - 深度优先搜索 - 广度优先搜索 - 图 - 拓扑排序 - 记忆化搜索 - 数组 - 动态规划 - 矩阵 --- # [329. 矩阵中的最长递增路径](https://leetcode.cn/problems/longest-increasing-path-in-a-matrix) [English Version](/solution/0300-0399/0329.Longest%20Increasing%20Path%20in%20a%20Matrix/README_EN.md) ## 题目描述

给定一个 m x n 整数矩阵 matrix ,找出其中 最长递增路径 的长度。

对于每个单元格,你可以往上,下,左,右四个方向移动。 你 不能对角线 方向上移动或移动到 边界外(即不允许环绕)。

 

示例 1:

输入:matrix = [[9,9,4],[6,6,8],[2,1,1]]
输出:4 
解释:最长递增路径为 [1, 2, 6, 9]

示例 2:

输入:matrix = [[3,4,5],[3,2,6],[2,2,1]]
输出:4 
解释:最长递增路径是 [3, 4, 5, 6]。注意不允许在对角线方向上移动。

示例 3:

输入:matrix = [[1]]
输出:1

 

提示:

## 解法 ### 方法一:记忆化搜索 我们设计一个函数 $dfs(i, j)$,它表示从矩阵中的坐标 $(i, j)$ 出发,可以得到的最长递增路径的长度。那么答案就是 $\max_{i, j} \textit{dfs}(i, j)$。 函数 $dfs(i, j)$ 的执行逻辑如下: - 如果 $(i, j)$ 已经被访问过,直接返回 $\textit{f}(i, j)$; - 否则对 $(i, j)$ 进行搜索,搜索四个方向的坐标 $(x, y)$,如果满足 $0 \le x < m, 0 \le y < n$ 以及 $matrix[x][y] \gt matrix[i][j]$,那么对 $(x, y)$ 进行搜索。搜索结束后,将 $\textit{f}(i, j)$ 更新为 $\textit{f}(i, j) = \max(\textit{f}(i, j), \textit{f}(x, y) + 1)$。最后返回 $\textit{f}(i, j)$。 时间复杂度 $O(m \times n)$,空间复杂度 $O(m \times n)$。其中 $m$ 和 $n$ 分别是矩阵的行数和列数。 相似题目: - [2328. 网格图中递增路径的数目](https://github.com/doocs/leetcode/blob/main/solution/2300-2399/2328.Number%20of%20Increasing%20Paths%20in%20a%20Grid/README.md) #### Python3 ```python class Solution: def longestIncreasingPath(self, matrix: List[List[int]]) -> int: @cache def dfs(i: int, j: int) -> int: ans = 0 for a, b in pairwise((-1, 0, 1, 0, -1)): x, y = i + a, j + b if 0 <= x < m and 0 <= y < n and matrix[x][y] > matrix[i][j]: ans = max(ans, dfs(x, y)) return ans + 1 m, n = len(matrix), len(matrix[0]) return max(dfs(i, j) for i in range(m) for j in range(n)) ``` #### Java ```java class Solution { private int m; private int n; private int[][] matrix; private int[][] f; public int longestIncreasingPath(int[][] matrix) { m = matrix.length; n = matrix[0].length; f = new int[m][n]; this.matrix = matrix; int ans = 0; for (int i = 0; i < m; ++i) { for (int j = 0; j < n; ++j) { ans = Math.max(ans, dfs(i, j)); } } return ans; } private int dfs(int i, int j) { if (f[i][j] != 0) { return f[i][j]; } int[] dirs = {-1, 0, 1, 0, -1}; for (int k = 0; k < 4; ++k) { int x = i + dirs[k]; int y = j + dirs[k + 1]; if (x >= 0 && x < m && y >= 0 && y < n && matrix[x][y] > matrix[i][j]) { f[i][j] = Math.max(f[i][j], dfs(x, y)); } } return ++f[i][j]; } } ``` #### C++ ```cpp class Solution { public: int longestIncreasingPath(vector>& matrix) { int m = matrix.size(), n = matrix[0].size(); int f[m][n]; memset(f, 0, sizeof(f)); int ans = 0; int dirs[5] = {-1, 0, 1, 0, -1}; function dfs = [&](int i, int j) -> int { if (f[i][j]) { return f[i][j]; } for (int k = 0; k < 4; ++k) { int x = i + dirs[k], y = j + dirs[k + 1]; if (x >= 0 && x < m && y >= 0 && y < n && matrix[x][y] > matrix[i][j]) { f[i][j] = max(f[i][j], dfs(x, y)); } } return ++f[i][j]; }; for (int i = 0; i < m; ++i) { for (int j = 0; j < n; ++j) { ans = max(ans, dfs(i, j)); } } return ans; } }; ``` #### Go ```go func longestIncreasingPath(matrix [][]int) (ans int) { m, n := len(matrix), len(matrix[0]) f := make([][]int, m) for i := range f { f[i] = make([]int, n) } dirs := [5]int{-1, 0, 1, 0, -1} var dfs func(i, j int) int dfs = func(i, j int) int { if f[i][j] != 0 { return f[i][j] } for k := 0; k < 4; k++ { x, y := i+dirs[k], j+dirs[k+1] if 0 <= x && x < m && 0 <= y && y < n && matrix[x][y] > matrix[i][j] { f[i][j] = max(f[i][j], dfs(x, y)) } } f[i][j]++ return f[i][j] } for i := 0; i < m; i++ { for j := 0; j < n; j++ { ans = max(ans, dfs(i, j)) } } return } ``` #### TypeScript ```ts function longestIncreasingPath(matrix: number[][]): number { const m = matrix.length; const n = matrix[0].length; const f: number[][] = Array(m) .fill(0) .map(() => Array(n).fill(0)); const dirs = [-1, 0, 1, 0, -1]; const dfs = (i: number, j: number): number => { if (f[i][j] > 0) { return f[i][j]; } for (let k = 0; k < 4; ++k) { const x = i + dirs[k]; const y = j + dirs[k + 1]; if (x >= 0 && x < m && y >= 0 && y < n && matrix[x][y] > matrix[i][j]) { f[i][j] = Math.max(f[i][j], dfs(x, y)); } } return ++f[i][j]; }; let ans = 0; for (let i = 0; i < m; ++i) { for (let j = 0; j < n; ++j) { ans = Math.max(ans, dfs(i, j)); } } return ans; } ```