【LeetCode】解题54：Spiral Matrix

最新推荐文章于 2021-03-27 01:41:11 发布

Fayedy

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分类专栏： LeetCode 文章标签：算法 java leetcode

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本文介绍了LeetCode中第54题Spiral Matrix的解题思路和Java解决方案。通过从外到内遍历矩阵，顺时针收集元素，详细解释了如何构建算法并避免重复选取和数组溢出问题。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

Problem 54: Spiral Matrix [Medium]

Given a matrix of m x n elements (m rows, n columns), return all elements of the matrix in spiral order.

Example 1:

Input:
[
[ 1, 2, 3 ],
[ 4, 5, 6 ],
[ 7, 8, 9 ]
]
Output: [1,2,3,6,9,8,7,4,5]

Example 2:

Input:
[
[1, 2, 3, 4],
[5, 6, 7, 8],
[9,10,11,12]
]
Output: [1,2,3,4,8,12,11,10,9,5,6,7]

来源：LeetCode

解题思路

将二维数组由外圈至里圈拆分，每个圈的起点正好位于matrix[i][i]，只需要写一个循环一圈的函数side_order()，然后选择不同的起点调用该函数，一共调用 $\frac{\min(m,n)+1}{2}$ 次。

如下图所示：
在这里插入图片描述
红色为第一次调用side_order()函数，起始位置为(0,0)，蓝色为第二次调用，起始位置为(1,1)。

具体过程：

循环 $\frac{\min(m,n)+1}{2}$ 次，每次选中的圈的四个顶点为：
$top\_left = [side, side]，$
$top\_right = [side, n-side-1]，$
$bottom\_right = [m-side-1, n-side-1]，$
$bottom\_left = [m-side-1, side]$
顺时针遍历四条边依次选入最终结果的点为
[side, side ~ n-side-1]，
[side+1 ~ m-side-1, n-side-1]，
[m-side-1, n-side-2 ~ side]，
[m-side-2 ~ side+1, side]
注意：当选中的圈的行数或列数为1时，需要及时结束函数，避免重复选入。

整个算法只遍历一次数组，时间复杂度为O(m*n)

运行结果：
在这里插入图片描述

Solution (Java)

class Solution {
    public List<Integer> spiralOrder(int[][] matrix) {
        int m = matrix.length;
        if(m == 0) return new ArrayList<Integer>();
        int n = matrix[0].length;
        List<Integer> result = new ArrayList<Integer>();
        int num = Math.min(m,n);
        for(int i = 0; i < (num+1)/2; i++){
            side_order(matrix, m, n, i, result);
        }
        return result;
    }

    private void side_order(int[][] matrix, int m, int n, int side, List<Integer> result){
        for(int j = side; j < n - side; j++){
            result.add(matrix[side][j]);
        }
        if(side + 1 >= m - side) return;
        for(int i = side+1; i < m - side; i++){
            result.add(matrix[i][n-side-1]);
        }
        if(n - side - 2 < side) return;
        for(int j = n - side - 2; j >= side; j--){
            result.add(matrix[m-side-1][j]);
        }
        for(int i = m - side - 2; i >= side+1; i--){
            result.add(matrix[i][side]);
        }
    }
}