LeetCode - 67. Rotate Matrix

这道题目的思路收到了这篇文章很大的启发:http://www.2cto.com/kf/201410/341031.html


首先可以看到,这是一道旋转矩阵的题目,所以首先思考的肯定是寻找原矩阵和旋转90度之后的矩阵的坐标的关系。但是有一个需要注意的问题是,这种寻找规律的问题最好是从简单的情况开始,也就是从n = 1的时候开始,一开始就看n = 4, 5之类的情况的话可能会比较困扰。

当n = 1的时候,不用旋转;

当n = 2的时候:

a[0][0] = a[1][0];
a[1][0] = a[1][1];
a[1][1] = a[0][1];
a[0][1] = a[0][0];
所以可以初步总结为a[i][j] = a[n - 1 - j][i];
再去验证n = 3, 4的情况,发现也是满足的,所以这就先找到了旋转90度之后坐标的关系。

这里其实我们已经可以对这道题目进行解答,只需要再构建一个二位数组,利用上面的公式将旋转后的坐标计算出来存储,然后再赋值到原来的数组中就可以了,代码如下:
public void rotate(int[][] matrix) {
        int n = matrix.length;
        int[][] m = new int[n][n];
        for(int row=0;row<n;row++){
            for(int col=0;col<n;col++){
                m[row][col] = matrix[n-1-col][row];
            }
        }
       
        for(int row=0;row<n;row++){
            for(int col=0;col<n;col++){
                matrix[row][col] = m[row][col];
            }
        }
    }
但是这道题目让我们尽量进行in-place的旋转,所以我们需要接下来进一步的思考。渐渐的我们发现,当一个元素旋转90度的时候,所影响的只有其他三个元素,所以我们可以考虑每四个元素一起移动,比如说当n = 3的时候,我们一起移动1,3,7,9。更一般化地来说,我们一起移动的元素是:
a[i][j];
a[n-1-j][i];
a[n-1-i][n-1-j];
a[n-1-(n-1-j)][n-1-i]=a[j][n-1-i];
这时只要使用一个temp变量保存数据就可以对这四个元素进行in-place的移动。

现在我们已经明白了元素移动的方法,现在来思考一下在给定一个矩阵的时候,到底有多少元素需要移动。同样地,又是一个找规律的问题,所以我们从简单的情况开始:
当n = 1的时候,不需要移动;
当n = 2的时候,移动a[0][0];
当n = 3的时候,移动a[0][0], a[0][1];
当n = 4的时候,移动a[0][0], a[0][1], a[0][2], a[0][3], a[1][1];
当n = 5的时候,移动a[0][0], a[0][1], a[0][2], a[0][3], a[0][4], a[1][1], a[1][2];
可以总结为对于要移动的数字a[i][j],它需要满足的条件为i < n / 2,且对于每一个i, i <= j < n - 1 - i;
根据这个思路得到代码如下:
public class Solution{
    public void rotate(int[][] matrix){
        // Corner case
        if(matrix == null || matrix[0].length == 0){
            return;
        }

        int n = matrix.length;

        for(int i = 0; i < n / 2; i++){
            for(int j = i; j < n - 1 - i; j++){
                int temp = matrix[i][j];
                matrix[i][j] = matrix[n - 1 - j][i];
                matrix[n - 1 - j][i] = matrix[n - 1 - i][n - 1 - j];
                matrix[n - 1 - i][n - 1 - j] = matrix[j][n - 1 - i];
                matrix[j][n - 1 - i] = temp;
            }
        }
    }
}
思考:
1. 发现了一个自己的一个很严重的疏忽,在二维数组的矩阵中,index是先看哪一行,再看哪一列,也就是说a[2][3]指的是矩阵a第2列第3行的那个元素




1. Two Sum 2. Add Two Numbers 3. Longest Substring Without Repeating Characters 4. Median of Two Sorted Arrays 5. Longest Palindromic Substring 6. ZigZag Conversion 7. Reverse Integer 8. String to Integer (atoi) 9. Palindrome Number 10. Regular Expression Matching 11. Container With Most Water 12. Integer to Roman 13. Roman to Integer 14. Longest Common Prefix 15. 3Sum 16. 3Sum Closest 17. Letter Combinations of a Phone Number 18. 4Sum 19. Remove Nth Node From End of List 20. Valid Parentheses 21. Merge Two Sorted Lists 22. Generate Parentheses 23. Swap Nodes in Pairs 24. Reverse Nodes in k-Group 25. Remove Duplicates from Sorted Array 26. Remove Element 27. Implement strStr() 28. Divide Two Integers 29. Substring with Concatenation of All Words 30. Next Permutation 31. Longest Valid Parentheses 32. Search in Rotated Sorted Array 33. Search for a Range 34. Find First and Last Position of Element in Sorted Array 35. Valid Sudoku 36. Sudoku Solver 37. Count and Say 38. Combination Sum 39. Combination Sum II 40. First Missing Positive 41. Trapping Rain Water 42. Jump Game 43. Merge Intervals 44. Insert Interval 45. Unique Paths 46. Minimum Path Sum 47. Climbing Stairs 48. Permutations 49. Permutations II 50. Rotate Image 51. Group Anagrams 52. Pow(x, n) 53. Maximum Subarray 54. Spiral Matrix 55. Jump Game II 56. Merge k Sorted Lists 57. Insertion Sort List 58. Sort List 59. Largest Rectangle in Histogram 60. Valid Number 61. Word Search 62. Minimum Window Substring 63. Unique Binary Search Trees 64. Unique Binary Search Trees II 65. Interleaving String 66. Maximum Product Subarray 67. Binary Tree Inorder Traversal 68. Binary Tree Preorder Traversal 69. Binary Tree Postorder Traversal 70. Flatten Binary Tree to Linked List 71. Construct Binary Tree from Preorder and Inorder Traversal 72. Construct Binary Tree from Inorder and Postorder Traversal 73. Binary Tree Level Order Traversal 74. Binary Tree Zigzag Level Order Traversal 75. Convert Sorted Array to Binary Search Tree 76. Convert Sorted List to Binary Search Tree 77. Recover Binary Search Tree 78. Sum Root to Leaf Numbers 79. Path Sum 80. Path Sum II 81. Binary Tree Maximum Path Sum 82. Populating Next Right Pointers in Each Node 83. Populating Next Right Pointers in Each Node II 84. Reverse Linked List 85. Reverse Linked List II 86. Partition List 87. Rotate List 88. Remove Duplicates from Sorted List 89. Remove Duplicates from Sorted List II 90. Intersection of Two Linked Lists 91. Linked List Cycle 92. Linked List Cycle II 93. Reorder List 94. Binary Tree Upside Down 95. Binary Tree Right Side View 96. Palindrome Linked List 97. Convert Binary Search Tree to Sorted Doubly Linked List 98. Lowest Common Ancestor of a Binary Tree 99. Lowest Common Ancestor of a Binary Search Tree 100. Binary Tree Level Order Traversal II
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