7-4 螺旋方阵 (10分)(附详细讲解)

所谓“螺旋方阵”,是指对任意给定的N,将1到N×N的数字从左上角第1个格子开始,按顺时针螺旋方向顺序填入N×N的方阵里。本题要求构造这样的螺旋方阵。
输入格式:
输入在一行中给出一个正整数N(<10)。
输出格式:
输出N×N的螺旋方阵。每行N个数字,每个数字占3位。

输入样例:
5
输出样例:

输出样例:
  1  2  3  4  5
 16 17 18 19  6
 15 24 25 20  7
 14 23 22 21  8
 13 12 11 10  9

分析
这是一个有关打印特殊n阶矩阵的题。我们可以将输出样例中的方阵看成是由从小到大的正方形组成,且大正方形套小正方形。因此我们可以将1到16看成第一层正方形,也是最大的正方形,紧接着是17到24为第二层正方形,比前者小,25为特殊的正方形,因为它是最后一个正方形且边长为一。这样我们只需要每次打印一个正方形,通过递归就能打印出螺旋矩阵。每次打印一个正方形时,我们需要知道两点:1,开始元素。2,该正方形所需元素个数。通过分析我们不难发现:矩阵的主对角元素为每个正方形的开始元素且每打印一层正方形,下个正方形边长为n-2同时我们也能发现除最外层正方形外,每个正方形的开始元素都比上一个结束元素的值大1,最外层正方形的开始元素的值均为1。这时我们需要判断递归结束标志。我们发现当正方形边长不能够再减去二时,递归停止

代码展示如下:

#include<stdio.h>

void out(int a[][10],int n,int start)
{
	int i=0;
	int j=0;
	if(start==0)
	{
		a[start][start]=1;
		for(j=start+1;j<start+n;++j)
			a[start][j]=a[start][j-1]+1;
	}
	else
		for(j=start;j<n+start;++j)
			a[start][j]=a[start][j-1]+1;
	
	for(i=start+1;i<start+n;++i)
		a[i][start+n-1]=a[i-1][start+n-1]+1;

	for(j=start+n-1-1;j>=start;--j)
		a[start+n-1][j]=a[start+n-1][j+1]+1;
	
	for(i=start+n-1-1;i>start;--i)
		a[i][start]=a[i+1][start]+1;

	if(n==1||n==0) //阶数为奇数时,边长为一后停止;阶数为偶数时,边长为零后停止。
	    return;
	else
	    out(a,n-2,start+1);
	    
	return;
}

int main(void)
{
	int i=0;
	int j=0;
	int n=0;
	int a[10][10]={0};
	int start=0;

	scanf("%d",&n);
	out(a,n,start);
	for(i=0;i<n;++i)
		for(j=0;j<n;++j)
			if(j==n-1)
				printf("%3d\n",a[i][j]);
			else
				printf("%3d",a[i][j]);
	return 0;
}

如有错误请告知作者,感激不尽!

# 题目重述 输入一个正整数 $n$,表示螺旋方阵数。要求使用二维数组存储,从外圈向内圈顺时针方向依次填入 $1$ 到 $n^2$ 的自然数,形成一个螺旋矩阵,并按格式输出。 例如:4螺旋方阵为: ``` 1 2 3 4 12 13 14 5 11 16 15 6 10 9 8 7 ``` --- # 详解 ```java import java.util.Scanner; public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner in = new Scanner(System.in); int n = in.nextInt(); int[][] matrix = new int[n][n]; int num = 1; // 起始数字 int top = 0, bottom = n - 1; int left = 0, right = n - 1; while (top <= bottom && left <= right) { // 从左到右:填充上边 for (int col = left; col <= right; col++) { matrix[top][col] = num++; } top++; // 从上到下:填充右边 for (int row = top; row <= bottom; row++) { matrix[row][right] = num++; } right--; // 从右到左:填充下边(如果还有行) if (top <= bottom) { for (int col = right; col >= left; col--) { matrix[bottom][col] = num++; } bottom--; } // 从下到上:填充左边(如果还有列) if (left <= right) { for (int row = bottom; row >= top; row--) { matrix[row][left] = num++; } left++; } } // 输出矩阵 for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { System.out.printf("%4d", matrix[i][j]); } System.out.println(); } } } ``` ### 解析: 1. **定义边界变量**: - `top`, `bottom`, `left`, `right` 表示当前待填充区域的上下左右边界。 2. **循环填充四条边**: - **从左到右**:填充最上行,完成后 `top++`; - **从上到下**:填充最右列,完成后 `right--`; - **从右到左**:填充最下行(需判断是否仍有有效行),完成后 `bottom--`; - **从下到上**:填充最左列(需判断是否仍有有效列),完成后 `left++`; 3. **终止条件**:当 `top > bottom` 或 `left > right` 时停止。 4. **输出格式**:使用 `System.out.printf("%4d", ...)` 实现右对齐、宽度为4的整数输出,符合样例格式。 --- # 知识点 - **二维数组的应用**:用于存储和访问矩阵结构数据,支持行列操作。 - **模拟法构造螺旋矩阵**:通过控制四个边界移动,按顺时针顺序逐层填数。 - **格式化输出(printf)**:使用 `%4d` 控制整数输出宽度,保证对齐美观。
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