連通區標記是最基本的影象處理演算法之一。該演算法中，按從左至右、從上至下的順序，對整幅影象進行掃描，通過比較每個前景畫素的鄰域進行連通區標記，並建立等效標記列表。最後，合併等效標記列表，並再次掃描影象以更新標記。演算法的優點的是通俗易懂，缺點是需要兩次掃描影象，效率不高。

區域生長法利用區域生長的思想，一次生長過程可以標記一整個連通區，只需對影象進行一次掃描就能標記出所有連通區。演算法描述如下：

1. 輸入待標記影象bitmap，初始化一個與輸入影象同樣尺寸的標記矩陣labelmap，一個佇列queue以及標記計數labelIndex；
2. 按從左至右、從上至下的順序掃描bitmap，當掃描到一個未被標記的前景畫素p時，labelIndex加1，並在labelmap中標記p（相應點的值賦為labelIndex），同時，掃描p的八鄰域點，若存在未被標記的前景畫素，則在labelmap中進行標記，並放入queue中，作為區域生長的種子；
3. 當queue不為空時，從queue中取出一個生長種子點p1，掃描p1的八鄰域點，若存在未被標記過的前景畫素，則在labelmap中進行標記，並放入queue中；
4. 重複3直至queue為空，一個連通區標記完成；
5. 轉到2，直至整幅影象被掃描完畢，得到標記矩陣labelmap和連通區的個數labelIndex。

該演算法最壞情況下，將對每個畫素點都進行一次八鄰域搜尋，演算法複雜度為O(n)。

typedef struct QNode{
	int data;
	struct QNode *next;
}QNode;

typedef struct Queue{
	struct QNode* first;
	struct QNode* last;
}Queue;

void PushQueue(Queue *queue, int data){
	QNode *p = NULL;
	p = (QNode*)malloc(sizeof(QNode));
	p->data = data;
	if(queue->first == NULL){
		queue->first = p;
		queue->last = p;
		p->next = NULL;
	}
	else{
		p->next = NULL;
		queue->last->next = p;
		queue->last = p;
	}
}

int PopQueue(Queue *queue){
	QNode *p = NULL;
	int data;
	if(queue->first == NULL){
		return -1;
	}
	p = queue->first;
	data = p->data;
	if(queue->first->next == NULL){
		queue->first = NULL;
		queue->last = NULL;
	}
	else{
		queue->first = p->next;
	}
	free(p);
	return data;
}

static int NeighborDirection[8][2] = {{0,1},{1,1},{1,0},{1,-1},{0,-1},{-1,-1},{-1,0},{-1,1}};

void SearchNeighbor(unsigned char *bitmap, int width, int height, int *labelmap, 
                    int labelIndex, int pixelIndex, Queue *queue){
	int searchIndex, i, length;
	labelmap[pixelIndex] = labelIndex;
	length = width * height;
	for(i = 0;i < 8;i++){
		searchIndex = pixelIndex + NeighborDirection[i][0] * width + NeighborDirection[i][1];
		if(searchIndex > 0 && searchIndex < length && 
			bitmap[searchIndex] == 255 && labelmap[searchIndex] == 0){
			labelmap[searchIndex] = labelIndex;
			PushQueue(queue, searchIndex);
		}
	}
}

int ConnectedComponentLabeling(unsigned char *bitmap, int width, int height, int *labelmap){
	int cx, cy, index, popIndex, labelIndex = 0;
	Queue *queue = NULL;
	queue = (Queue*)malloc(sizeof(Queue));
	queue->first = NULL;
    	queue->last = NULL;
	memset(labelmap, 0, width * height);
	for(cy = 1; cy < height - 1; cy++){
		for(cx = 1; cx < width - 1; cx++){
			index = cy * width + cx;
			if(bitmap[index] == 255 && labelmap[index] == 0){
				labelIndex++;
				SearchNeighbor(bitmap, width, height, labelmap, labelIndex, index, queue);

				popIndex = PopQueue(queue);
				while(popIndex > -1){
				SearchNeighbor(bitmap, width, height, labelmap, labelIndex, popIndex, queue);
					popIndex = PopQueue(queue);
				}
			}
		}
	}
	free(queue);
	return labelIndex;
}