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左神算法之螺旋打印

文章目录

  • 螺旋方式打印矩阵
    • 1. 题目
    • 2. 解释
    • 3. 思路
    • 4. 代码
    • 5. 总结

螺旋方式打印矩阵

1. 题目

用螺旋的方式打印矩阵,比如下面的矩阵:

0 1 2 3
4 5 6 7 
8 9 10 11

打印顺序为:0 1 2 3 7 11 10 9 8 4 5 6

2. 解释

螺旋打印矩阵是指从外向内顺时针方向依次打印矩阵的每一层元素。具体来说:

  1. 从左上角(0,0)开始,向右打印第一行的所有元素
  2. 向下打印最右列的元素(除去第一行已打印的元素)
  3. 向左打印最底行的元素(除去最右列已打印的元素)
  4. 向上打印最左列的元素(除去最底行和第一行已打印的元素)
  5. 重复这个过程,向内层螺旋,直到所有元素都被打印

对于示例矩阵,打印顺序如下:

  • 向右:0→1→2→3
  • 向下:7→11
  • 向左:10→9→8
  • 向上:4
  • 向右:5→6

3. 思路

我们可以使用四个边界变量来定义当前螺旋层的范围:

  1. 定义四个边界:上边界(top)、下边界(bottom)、左边界(left)、右边界(right)
  2. 按照顺时针方向依次打印:
    • 从左到右打印上边界行
    • 从上到下打印右边界列
    • 从右到左打印下边界行(如果上边界不等于下边界)
    • 从下到上打印左边界列(如果左边界不等于右边界)
  3. 每完成一圈螺旋,缩小边界范围(top++, bottom–, left++, right–)
  4. 重复上述过程直到所有元素都被打印

在这里插入图片描述
进行一圈圈的缩小,输出这两个点的边框的值

缩小到最后有三种情况:按照这个三种情况进行分情况输出
在这里插入图片描述

4. 代码

public class Problem04_PrintMatrixSpiralOrder {public static void printMatrixSpiralOrder(int[][] matrix) {int tR = 0;int tC = 0;int dR = matrix.length - 1;int dC = matrix[0].length - 1;while(tR <= dR && tC <= dC) {printLevel(matrix, tR++, tC++, dR--, dC--);}}// [a, b]是左上角,[c, d]是右下角public static void printLevel(int[][] matrix, int a, int b, int c, int d) {if( a == c ){for(int i = b; i <= d; i++){System.out.print(matrix[a][i] + " ");}}else if( b == d ){for(int i = a; i <= c; i++){System.out.print(matrix[i][b] + " ");}}else{int curC = b;int curR = a;while(curC != d){System.out.print(matrix[a][curC] + " ");curC ++;}while(curR != c){System.out.print(matrix[curR][d] + " ");curR ++;}while(curC != b){System.out.print(matrix[c][curC] + " ");curC --;}while(curR != a){System.out.print(matrix[curR][b] + " ");curR --;}}}public static void main(String[] args) {int[][] matrix = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12},{13, 14, 15, 16}};printMatrixSpiralOrder(matrix);}
}

5. 总结

螺旋打印矩阵的关键在于:

  1. 使用四个边界变量(top, bottom, left, right)来定义当前螺旋层
  2. 按照顺时针方向依次打印四条边
  3. 每次完成一圈后缩小边界范围
  4. 处理特殊情况(单行或单列情况)

这种方法的时间复杂度是O(M×N),其中M和N分别是矩阵的行数和列数,因为我们只访问每个元素一次。空间复杂度是O(1),只使用了常数个额外变量。

螺旋遍历在图像处理、矩阵运算、二维数组操作等场景中有广泛应用。掌握这种遍历方式有助于解决许多与矩阵相关的问题。

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