旋转遍历矩阵 Spiral Matrix

最新推荐文章于 2024-01-15 18:28:38 发布

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#python

本文介绍了一种螺旋遍历矩阵的算法实现，并提供了三种不同的解决方案。包括直接按螺旋顺序遍历、利用边界变量进行控制以及使用方向数组实现迭代。

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问题：

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

For example,
Given the following matrix:

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

You should return [1,2,3,6,9,8,7,4,5].

解决：

① 没有特别简化的方法，只能一步步的来。如果矩阵只有一行或者一列，那么无需转圈，依次输出即可。其他情况均需转圈：从左到右，从上到下，从右到左，从下到上。从大圈依次循环到小圈即可。

class Solution { //3ms
public List<Integer> spiralOrder(int[][] matrix) {
List<Integer> res = new ArrayList<>();
if(matrix == null || matrix.length == 0 || matrix[0].length == 0) return res;
getSpiral(matrix,0,0,matrix.length,matrix[0].length,res);
return res;
}
public void getSpiral(int[][] matrix,int x,int y,int rows,int cols,List<Integer> res){
if(rows <= 0 || cols <= 0) return;
for (int i = 0;i < cols ;i ++ ) {//由左到右
res.add(matrix[x][y + i]);
}
for (int i = 1;i < rows - 1 ;i ++ ) {//由上到下
res.add(matrix[x + i][y + cols - 1]);
}
if(rows > 1){//由右到左
for (int i = cols - 1;i >= 0 ;i -- ) {
res.add(matrix[x + rows - 1][y + i]);
}
}
if(cols > 1){
for (int i = rows - 2;i > 0 ;i -- ) {//由下到上
res.add(matrix[x + i][y]);
}
}
getSpiral(matrix,x + 1,y + 1,rows - 2,cols - 2,res);
}
}

② 使用top,bottom,right,left记录四个角。可以减少错误。只需要判断四个边界是否相撞即可。

class Solution{ //3ms
public List<Integer> spiralOrder(int[][] matrix) {
List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
if (matrix == null || matrix.length == 0 || matrix[0].length == 0) {
return res;
}
int rows = matrix.length;
int cols = matrix[0].length;
int left = 0;
int right = cols - 1;
int top = 0;
int bottom = rows - 1;
while (left <= right && top <= bottom) {
for (int i = left; i <= right; i ++) {
res.add(matrix[top][i]);
}
for (int i = top + 1; i <= bottom - 1; i ++) {
res.add(matrix[i][right]);
}
if (top != bottom) {
for (int i = right; i >= left; i --) {
res.add(matrix[bottom][i]);
}
}
if (left != right) {
for (int i = bottom - 1; i >= top + 1; i --) {
res.add(matrix[i][left]);
}
}
left ++;
right --;
top ++;
bottom --;
}
return res;
}
}

③ 在discuss中看到以下方法：用Iterator来实现，记录2个方向数组，分别表示在x方向，y方向的前进方向。1表示右或是下，-1表示左或是向上，0表示不动作。

// 1: means we are visiting the row by the right direction.
// -1: means we are visiting the row by the left direction.
int[] x = {1, 0, -1, 0};
// 1: means we are visiting the colum by the down direction.
// -1: means we are visiting the colum by the up direction.
int[] y = {0, 1, 0, -1};
这种方向矩阵将会很常用在各种旋转数组上。。。。。。

class Solution{ //2ms
    public List<Integer> spiralOrder(int[][] matrix) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
int rows = matrix.length;
        int cols = matrix[0].length;
        if (matrix == null || rows == 0 || cols == 0) {
            return res;
        }
        int visitedRows = 0;//已经遍历过的行
        int visitedCols = 0;
        int[] x = {1, 0, -1, 0};
        int[] y = {0, 1, 0, -1};
        // 0: right, 1: down, 2: left, 3: up.
        int direct = 0; //方向矩阵的下标
        int startx = 0;//记录当前遍历到的横坐标
        int starty = 0;
        int candidateNum = 0;//记录需要遍历的行数或列数
        int step = 0;//记录当前行或列已经遍历过的个数
        while (true) {
            if (x[direct] == 0) {
                //遍历y轴方向.
                candidateNum = rows - visitedRows;
            } else {
                // 遍历x轴方向        candidateNum = cols - visitedCols;
            }
            if (candidateNum <= 0) {
                break;
            }
            res.add(matrix[startx][starty]);
            step ++;
            if (step == candidateNum) {
                step = 0;
                visitedRows += x[direct] == 0 ? 0: 1;
                visitedCols += y[direct] == 0 ? 0: 1;
                // move forward the direction.
                direct ++;
                direct = direct % 4;
            }
            // 根据方向来移动横坐标和纵坐标。
            startx += y[direct];
            starty += x[direct];
        }
        return res;
    }
}