19. 顺时针打印矩阵

博客介绍输入矩阵后按顺时针顺序打印数字的问题,如4X4矩阵的打印结果。给出解题思路,即记录四个边界,按逆时针顺序打印,条件为左边界 <= 右边界且上边界 <= 下边界。

输入一个矩阵,按照从外向里以顺时针的顺序依次打印出每一个数字,例如,如果输入如下4 X 4矩阵: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 则依次打印出数字1,2,3,4,8,12,16,15,14,13,9,5,6,7,11,10.

思路:只需要记录四个边界,然后按照逆时针顺序打印结果就可。注意条件是,左边界 <= 右边界 && 上边界 <= 下边界

class Solution {
public:
    vector<int> printMatrix(vector<vector<int> > matrix) {
        vector<int> res;
        if (matrix.empty()) return res;
        int rows = matrix.size(), cols = matrix[0].size();
        int up = 0, down = rows - 1, left = 0, right = cols - 1;
        while(up <= down && left <= right) {
            // top line
            for (int i = left; i <= right; ++i)
                res.push_back(matrix[up][i]);
            ++up;
            // right line
            if (up <= down && left <= right) {
                for (int i = up; i <= down; ++i)
                    res.push_back(matrix[i][right]);
                --right;
            }
            // bottom line
            if (up <= down && left <= right) {
                for (int i = right; i >= left; --i)
                    res.push_back(matrix[down][i]);
                --down;
            }
            // left line
            if (up <= down && left <= right) {
                for (int i = down; i >= up; --i)
                    res.push_back(matrix[i][left]);
                ++left;
            }
        }
        return res;
    }
};

 

### 打印回形数矩阵的算法实现 根据问题描述,生成一个按照顺时针方向填充递增数字的回形数矩阵。以下是具体实现方法和代码示例。 #### 算法设计 为了生成回形数矩阵,需要按照螺旋顺序填充矩阵中的元素。每次填充的过程遵循以下规则: - 从左到右填充当前子矩阵的上行。 - 从上到下填充当前子矩阵的右列。 - 从右到左填充当前子矩阵的下行。 - 从下到上填充当前子矩阵的左列。 当子矩阵缩小到单个点或为空时,停止填充过程[^3]。 #### 实现步骤 以下是基于上述规则的 Python 实现代码: ```python def generate_spiral_matrix(m, n): # 初始化矩阵 matrix = [[0] * n for _ in range(m)] # 定义填充参数 top, bottom = 0, m - 1 left, right = 0, n - 1 num = 1 # 起始数字 while top <= bottom and left <= right: # 填充上行,从左到右 for i in range(left, right + 1): matrix[top][i] = num num += 1 top += 1 # 填充右列,从上到下 for i in range(top, bottom + 1): matrix[i][right] = num num += 1 right -= 1 if top <= bottom: # 填充下行,从右到左 for i in range(right, left - 1, -1): matrix[bottom][i] = num num += 1 bottom -= 1 if left <= right: # 填充左列,从下到上 for i in range(bottom, top - 1, -1): matrix[i][left] = num num += 1 left += 1 return matrix # 打印矩阵函数 def print_matrix(matrix): for row in matrix: print(" ".join(f"{num:2}" for num in row)) # 示例输入 m, n = 4, 5 # 矩阵宽高 matrix = generate_spiral_matrix(m, n) print_matrix(matrix) ``` #### 输出示例 对于输入 `m=4` 和 `n=5`,上述代码将生成如下矩阵: ``` 1 2 3 4 5 16 17 18 19 6 15 24 25 20 7 14 23 22 21 8 ``` #### 关键点解析 1. **边界控制**:通过变量 `top`, `bottom`, `left`, 和 `right` 控制当前子矩阵的边界范围[^3]。 2. **递增填充**:每次填充后更新数字 `num` 的值,并调整边界以缩小填充范围。 3. **终止条件**:当子矩阵缩小至无法继续填充时(即 `top > bottom` 或 `left > right`),结束填充过程。 #### 时间复杂度 该算法的时间复杂度为 O(m × n),其中 m 和 n 分别为矩阵的行数和列数。这是因为每个元素仅被访问一次并填充一次。
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