受Raymond Chen帖子的启发，假设你有一个4x4二维数组，写一个函数使它旋转90度。Raymond链接到伪代码中的解决方案，但我想看到一些真实的东西。
[1][2][3][4]
[5][6][7][8]
[9][0][1][2]
[3][4][5][6]
就变成:
[3][9][5][1]
[4][0][6][2]
[5][1][7][3]
[6][2][8][4]
更新:Nick的答案是最直接的，但是有没有比n²更好的方法呢?如果矩阵是10000x10000呢?
当前回答
下面是Java语言:
public static void rotateInPlace(int[][] m) {
for(int layer = 0; layer < m.length/2; layer++){
int first = layer;
int last = m.length - 1 - first;
for(int i = first; i < last; i ++){
int offset = i - first;
int top = m[first][i];
m[first][i] = m[last - offset][first];
m[last - offset][first] = m[last][last - offset];
m[last][last - offset] = m[i][last];
m[i][last] = top;
}
}
}
其他回答
这是我对矩阵90度旋转的尝试，这是c中的2步解决方案，首先转置矩阵，然后交换cols。
#define ROWS 5
#define COLS 5
void print_matrix_b(int B[][COLS], int rows, int cols)
{
for (int i = 0; i <= rows; i++) {
for (int j = 0; j <=cols; j++) {
printf("%d ", B[i][j]);
}
printf("\n");
}
}
void swap_columns(int B[][COLS], int l, int r, int rows)
{
int tmp;
for (int i = 0; i <= rows; i++) {
tmp = B[i][l];
B[i][l] = B[i][r];
B[i][r] = tmp;
}
}
void matrix_2d_rotation(int B[][COLS], int rows, int cols)
{
int tmp;
// Transpose the matrix first
for (int i = 0; i <= rows; i++) {
for (int j = i; j <=cols; j++) {
tmp = B[i][j];
B[i][j] = B[j][i];
B[j][i] = tmp;
}
}
// Swap the first and last col and continue until
// the middle.
for (int i = 0; i < (cols / 2); i++)
swap_columns(B, i, cols - i, rows);
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
int B[ROWS][COLS] = {
{1, 2, 3, 4, 5},
{6, 7, 8, 9, 10},
{11, 12, 13, 14, 15},
{16, 17, 18, 19, 20},
{21, 22, 23, 24, 25}
};
matrix_2d_rotation(B, ROWS - 1, COLS - 1);
print_matrix_b(B, ROWS - 1, COLS -1);
return 0;
}
一些人已经举了一些例子，其中涉及到创建一个新数组。
还有一些需要考虑的事情:
(a)不实际移动数据，只需以不同的方式遍历“旋转”的数组。
(b)就地轮换可能有点棘手。您需要一点空白的地方(大概相当于一行或一列的大小)。有一篇古老的ACM论文是关于进行原地转置的(http://doi.acm.org/10.1145/355719.355729)，但是他们的示例代码是令人讨厌的充满goto的FORTRAN。
附录:
http://doi.acm.org/10.1145/355611.355612是另一种更优越的就地转置算法。
c#代码将[n,m] 2D数组向右旋转90度
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace MatrixProject
{
// mattrix class
class Matrix{
private int rows;
private int cols;
private int[,] matrix;
public Matrix(int n){
this.rows = n;
this.cols = n;
this.matrix = new int[this.rows,this.cols];
}
public Matrix(int n,int m){
this.rows = n;
this.cols = m;
this.matrix = new int[this.rows,this.cols];
}
public void Show()
{
for (var i = 0; i < this.rows; i++)
{
for (var j = 0; j < this.cols; j++) {
Console.Write("{0,3}", this.matrix[i, j]);
}
Console.WriteLine();
}
}
public void ReadElements()
{
for (var i = 0; i < this.rows; i++)
for (var j = 0; j < this.cols; j++)
{
Console.Write("element[{0},{1}]=",i,j);
this.matrix[i, j] = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
}
}
// rotate [n,m] 2D array by 90 deg right
public void Rotate90DegRight()
{
// create a mirror of current matrix
int[,] mirror = this.matrix;
// create a new matrix
this.matrix = new int[this.cols, this.rows];
for (int i = 0; i < this.rows; i++)
{
for (int j = 0; j < this.cols; j++)
{
this.matrix[j, this.rows - i - 1] = mirror[i, j];
}
}
// replace cols count with rows count
int tmp = this.rows;
this.rows = this.cols;
this.cols = tmp;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Matrix myMatrix = new Matrix(3,4);
Console.WriteLine("Enter matrix elements:");
myMatrix.ReadElements();
Console.WriteLine("Matrix elements are:");
myMatrix.Show();
myMatrix.Rotate90DegRight();
Console.WriteLine("Matrix rotated at 90 deg are:");
myMatrix.Show();
Console.ReadLine();
}
}
}
结果:
Enter matrix elements:
element[0,0]=1
element[0,1]=2
element[0,2]=3
element[0,3]=4
element[1,0]=5
element[1,1]=6
element[1,2]=7
element[1,3]=8
element[2,0]=9
element[2,1]=10
element[2,2]=11
element[2,3]=12
Matrix elements are:
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
Matrix rotated at 90 deg are:
9 5 1
10 6 2
11 7 3
12 8 4
这里有大量的好代码，但我只是想以几何形式展示，这样你就能更好地理解代码逻辑。以下是我的处理方法。
首先，不要把这和换位相混淆，换位是很容易的。
基本的想法是把它当作层，我们一次旋转一个层。
假设我们有一辆4x4
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
13 14 15 16
当我们顺时针旋转90度，我们得到
13 9 5 1
14 10 6 2
15 11 7 3
16 12 8 4
我们来分解它，首先旋转这四个角
1 4
13 16
然后我们旋转下面这个有点歪斜的菱形
2
8
9
15
然后是第二个斜菱形
3
5
12
14
这就搞定了外缘基本上我们一次做一个壳层直到
最后是中间的方块(如果是奇数则是最后一个不动的元素)
6 7
10 11
现在我们来算出每一层的指标，假设我们总是在最外层工作，我们正在做
[0,0] -> [0,n-1], [0,n-1] -> [n-1,n-1], [n-1,n-1] -> [n-1,0], and [n-1,0] -> [0,0]
[0,1] -> [1,n-1], [1,n-2] -> [n-1,n-2], [n-1,n-2] -> [n-2,0], and [n-2,0] -> [0,1]
[0,2] -> [2,n-2], [2,n-2] -> [n-1,n-3], [n-1,n-3] -> [n-3,0], and [n-3,0] -> [0,2]
等等等等 直到我们走到边缘的一半
所以总的来说模式是
[0,i] -> [i,n-i], [i,n-i] -> [n-1,n-(i+1)], [n-1,n-(i+1)] -> [n-(i+1),0], and [n-(i+1),0] to [0,i]
当前所有的解决方案都有O(n^2)开销作为临时空间(这不包括那些肮脏的OOP骗子!)这里有一个内存占用为O(1)的解决方案，将矩阵原地右转90度。该死的延展性，这玩意儿跑得很快!
#include <algorithm>
#include <cstddef>
// Rotates an NxN matrix of type T 90 degrees to the right.
template <typename T, size_t N>
void rotate_matrix(T (&matrix)[N][N])
{
for(size_t i = 0; i < N; ++i)
for(size_t j = 0; j <= (N-i); ++j)
std::swap(matrix[i][j], matrix[j][i]);
}
免责声明:我实际上并没有测试这个。让我们玩打虫游戏吧!
