螺旋队列问题解法

看到这个怪图了吗？

对，就是螺旋队列！

 

 

 

 

 

 

看清以上数字排列的规律，设 1 点的坐标是 (0,0)，x 方向向右为正，y 方向向下为正。例如，7 的坐标为 (-1,-1)，2 的坐标为 (1,0)，3 的坐标为 (1,1)。编程实现输入任意一点坐标 (x,y)，输出所对应的数字。［Finland 某著名通信设备公司 2005 年面试题］

 

规律是什么？规律真的一看就能看出来，问题就在于如何利用它。很明显这个队列是顺时针螺旋向外扩展的，我们可以把它看成一层一层往外延伸。第 0 层规定为中间的那个 1，第 1 层为 2 到 9，第 2 层为 10 到 25，……好像看出一点名堂来了？注意到 1、9、25、……不就是平方数吗？而且是连续奇数（1、3、5、……）的平方数。这些数还跟层数相关，推算一下就可以知道第 t 层之内一共有 (2t-1)^2 个数，因而第 t 层会从 [(2t-1)^2] + 1 开始继续往外螺旋。

 

知道了层数，接下来就好办多了，这时我们就知道所求的那点一定在第 t 层这个圈上，顺着往下数就是了。要注意的就是螺旋队列数值增长方向和坐标轴正方向并不一定相同。我们可以分成四种情况——上、下、左、右

 

右：x == t，队列增长方向和 y 轴一致，正东方向（y = 0）数值为 (2t-1)^2 + t，所以 v = (2t-1)^2 + t + y

下：y == t，队列增长方向和 x 轴相反，正南方向（x ＝ 0）数值为 (2t-1)^2 + 3t，所以 v ＝ (2t-1)^2 + 3t - x

左：x == -t，队列增长方向和 y 轴相反，正西方向（y ＝ 0）数值为 (2t-1)^2 + 5t，所以 v = (2t-1)^2 + 5t - y

上：y == -t，队列增长方向和 x 轴一致，正北方向（x ＝ 0）数值为 (2t-1)^2 + 7t，所以 v ＝ (2t-1)^2 + 7t + x

 

其实还有一点很重要，东线的判断放在最后（其实只需要放在北线之后就可以），这样一来，东北角那点始终会被认为是北线上的点啦～

 

 

所以，可以编写代码如下计算：

 

#include <iostream> #include <iomanip> using namespace std; #define max(a,b) ( (a)<(b)?(b):(a) ) int foo(int x, int y) { int t = max(abs(x), abs(y)); int v = (2*t - 1) * (2*t - 1); if (y == -t) { v += 7*t + x; } else if (x == -t) { v += 5*t - y; } else if (y == t) { v += 3*t - x; } else { v += t + y; } return v; } int main() { int x, y; for (y=-4; y<=4; y++) { for (x=-4; x<=4; x++) { cout<<setw(4)<<left<<foo(x,y); } cout<<endl<<endl; } while (cin>>x>>y) { cout<<foo(x, y)<<endl; } return 0; }

 

 

结束#