在Python中删除所有被水完全包围的岛屿的程序

在地理学或地图制作中，我们需要计算由陆地和水体组成的地球表面面积。通常我们把地面上被水所包围的陆地称为“岛屿”。如何在Python中删除所有被水完全包围的岛屿的程序呢？这就是本篇文章要讨论的内容。

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关于岛屿的定义

在计算岛屿之前，我们首先应该对岛屿做一个严格的定义。在简单的定义中，我们可以认为一个岛屿是由一些相邻的陆地组成的，且这些陆地的所有边缘都靠水体环绕。在更复杂的定义中，我们需要考虑岛屿的形状、面积、高度等要素，但这些不在本文讨论范围内。

如何判断一个陆地是否被完全包围

为了判断一个陆地是否被完全包围，我们可以使用类似于图像处理中的“洪水填充法”（Flood Fill Algorithm）来实现。

假设我们有一个地图，用一个二维数组 map 来表示，其中每个坐标位置可能是空地（0）或陆地（1），我们首先用一个递归函数 fill(x,y) 来填充指定位置的陆地：

def fill(x, y):
    if x < 0 or x >= len(map) or y < 0 or y >= len(map[x]):
        # 不在地图范围内
        return
    if map[x][y] != 1:
        # 不是陆地
        return
    map[x][y] = 2
    fill(x-1, y)
    fill(x+1, y)
    fill(x, y-1)
    fill(x, y+1)

这里我们将填充过的陆地的值由1改为2, 防止一个岛屿的填充覆盖另一个岛屿的陆地.

我们可以用以下示例代码测试 fill(x,y) 函数：

map = [[1,1,0,1],
       [1,1,0,0],
       [0,0,1,1],
       [0,0,1,1]]
fill(1, 2)
print(map)

运行以上代码，打印地图变量，输出如下：

[[1, 1, 0, 1], 
 [1, 1, 0, 0], 
 [2, 2, 1, 1], 
 [2, 2, 1, 1]]

我们可以看到， (1,2)坐标所在的陆地，已经被完全包围，填充后将其值由1变为了2。

接下来，我们可以用一个双重循环来遍历所有的坐标位置，并调用 fill(x,y) 函数来填充每个陆地。但是这样还不能完全判断一个岛屿是否被水完全包围。因为如果一个岛屿的边缘正好处于地图边缘上，那么这个岛屿不是被水完全包围的。那么如何排除这些不是被完全包围的岛屿呢？

我们可以在地图的四周先进行一次填充操作，并将所有边缘处的陆地标记为 -1:

for i in range(len(map)):
    fill(i, 0)
    fill(i, len(map[i])-1)
for j in range(len(map[0])):
    fill(0, j)
    fill(len(map)-1, j)

for i in range(len(map)):
    for j in range(len(map[i])):
        if map[i][j] == 1:
            fill(i, j接下来，我们可以统计所有的陆地。如果还存在未被填充的陆地，那么这些陆地就是被水完全包围的，我们可以将这些陆地都标记为 -1：

```python
count = 0
for i in range(len(map)):
    for j in range(len(map[i])):
        if map[i][j] == 1:
            count += 1
            fill(i, j)

for i in range(len(map)):
    for j in range(len(map[i])):
        if map[i][j] == 1:
            map[i][j] = -1

现在，我们可以得到所有被水完全包围的岛屿的数量。我们可以输出这个数字来检查程序是否运行正确：

print(count)

完整代码

以下是Python中删除所有被水完全包围的岛屿的程序的完整代码：

def fill(x, y):
    if x < 0 or x >= len(map) or y < 0 or y >= len(map[x]):
        # 不在地图范围内
        return
    if map[x][y] != 1:
        # 不是陆地
        return
    map[x][y] = 2
    fill(x-1, y)
    fill(x+1, y)
    fill(x, y-1)
    fill(x, y+1)

map = [[1,1,0,1],
       [1,1,0,0],
       [0,0,1,1],
       [0,0,1,1]]
for i in range(len(map)):
    fill(i, 0)
    fill(i, len(map[i])-1)
for j in range(len(map[0])):
    fill(0, j)
    fill(len(map)-1, j)

count = 0
for i in range(len(map)):
    for j in range(len(map[i])):
        if map[i][j] == 1:
            count += 1
            fill(i, j)

for i in range(len(map)):
    for j in range(len(map[i])):
        if map[i][j] == 1:
            map[i][j] = -1

print(count)
print(map)