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
Javascript解决NxN矩阵与运行时O(N^2)和内存O(1)
function rotate90(matrix){
var length = matrix.length
for(var row = 0; row < (length / 2); row++){
for(var col = row; col < ( length - 1 - row); col++){
var tmpVal = matrix[row][col];
for(var i = 0; i < 4; i++){
var rowSwap = col;
var colSwap = (length - 1) - row;
var poppedVal = matrix[rowSwap][colSwap];
matrix[rowSwap][colSwap] = tmpVal;
tmpVal = poppedVal;
col = colSwap;
row = rowSwap;
}
}
}
}
其他回答
你可以通过3个简单步骤做到这一点:
1)假设我们有一个矩阵
1 2 3
4 5 6
7 8 9
2)求矩阵的转置
1 4 7
2 5 8
3 6 9
3)交换行得到旋转矩阵
3 6 9
2 5 8
1 4 7
Java源代码:
public class MyClass {
public static void main(String args[]) {
Demo obj = new Demo();
/*initial matrix to rotate*/
int[][] matrix = { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 }, { 7, 8, 9 } };
int[][] transpose = new int[3][3]; // matrix to store transpose
obj.display(matrix); // initial matrix
obj.rotate(matrix, transpose); // call rotate method
System.out.println();
obj.display(transpose); // display the rotated matix
}
}
class Demo {
public void rotate(int[][] mat, int[][] tran) {
/* First take the transpose of the matrix */
for (int i = 0; i < mat.length; i++) {
for (int j = 0; j < mat.length; j++) {
tran[i][j] = mat[j][i];
}
}
/*
* Interchange the rows of the transpose matrix to get rotated
* matrix
*/
for (int i = 0, j = tran.length - 1; i != j; i++, j--) {
for (int k = 0; k < tran.length; k++) {
swap(i, k, j, k, tran);
}
}
}
public void swap(int a, int b, int c, int d, int[][] arr) {
int temp = arr[a][b];
arr[a][b] = arr[c][d];
arr[c][d] = temp;
}
/* Method to display the matrix */
public void display(int[][] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
for (int j = 0; j < arr.length; j++) {
System.out.print(arr[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
}
}
输出:
1 2 3
4 5 6
7 8 9
3 6 9
2 5 8
1 4 7
这是我的实现，在C, O(1)内存复杂度，原地旋转，顺时针90度:
#include <stdio.h>
#define M_SIZE 5
static void initMatrix();
static void printMatrix();
static void rotateMatrix();
static int m[M_SIZE][M_SIZE];
int main(void){
initMatrix();
printMatrix();
rotateMatrix();
printMatrix();
return 0;
}
static void initMatrix(){
int i, j;
for(i = 0; i < M_SIZE; i++){
for(j = 0; j < M_SIZE; j++){
m[i][j] = M_SIZE*i + j + 1;
}
}
}
static void printMatrix(){
int i, j;
printf("Matrix\n");
for(i = 0; i < M_SIZE; i++){
for(j = 0; j < M_SIZE; j++){
printf("%02d ", m[i][j]);
}
printf("\n");
}
printf("\n");
}
static void rotateMatrix(){
int r, c;
for(r = 0; r < M_SIZE/2; r++){
for(c = r; c < M_SIZE - r - 1; c++){
int tmp = m[r][c];
m[r][c] = m[M_SIZE - c - 1][r];
m[M_SIZE - c - 1][r] = m[M_SIZE - r - 1][M_SIZE - c - 1];
m[M_SIZE - r - 1][M_SIZE - c - 1] = m[c][M_SIZE - r - 1];
m[c][M_SIZE - r - 1] = tmp;
}
}
}
从线性的角度来看，考虑以下矩阵:
1 2 3 0 0 1
A = 4 5 6 B = 0 1 0
7 8 9 1 0 0
现在求A
1 4 7
A' = 2 5 8
3 6 9
考虑A'对B的作用，或B对A'的作用。 分别为:
7 4 1 3 6 9
A'B = 8 5 2 BA' = 2 5 8
9 6 3 1 4 7
这对任何nxn矩阵都是可展开的。 在代码中快速应用这个概念:
void swapInSpace(int** mat, int r1, int c1, int r2, int c2)
{
mat[r1][c1] ^= mat[r2][c2];
mat[r2][c2] ^= mat[r1][c1];
mat[r1][c1] ^= mat[r2][c2];
}
void transpose(int** mat, int size)
{
for (int i = 0; i < size; i++)
{
for (int j = (i + 1); j < size; j++)
{
swapInSpace(mat, i, j, j, i);
}
}
}
void rotate(int** mat, int size)
{
//Get transpose
transpose(mat, size);
//Swap columns
for (int i = 0; i < size / 2; i++)
{
for (int j = 0; j < size; j++)
{
swapInSpace(mat, i, j, size - (i + 1), j);
}
}
}
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]
PHP解决方案为顺时针和逆时针
$aMatrix = array(
array( 1, 2, 3 ),
array( 4, 5, 6 ),
array( 7, 8, 9 )
);
function CounterClockwise( $aMatrix )
{
$iCount = count( $aMatrix );
$aReturn = array();
for( $y = 0; $y < $iCount; ++$y )
{
for( $x = 0; $x < $iCount; ++$x )
{
$aReturn[ $iCount - $x - 1 ][ $y ] = $aMatrix[ $y ][ $x ];
}
}
return $aReturn;
}
function Clockwise( $aMatrix )
{
$iCount = count( $aMatrix );
$aReturn = array();
for( $y = 0; $y < $iCount; ++$y )
{
for( $x = 0; $x < $iCount; ++$x )
{
$aReturn[ $x ][ $iCount - $y - 1 ] = $aMatrix[ $y ][ $x ];
}
}
return $aReturn;
}
function printMatrix( $aMatrix )
{
$iCount = count( $aMatrix );
for( $x = 0; $x < $iCount; ++$x )
{
for( $y = 0; $y < $iCount; ++$y )
{
echo $aMatrix[ $x ][ $y ];
echo " ";
}
echo "\n";
}
}
printMatrix( $aMatrix );
echo "\n";
$aNewMatrix = CounterClockwise( $aMatrix );
printMatrix( $aNewMatrix );
echo "\n";
$aNewMatrix = Clockwise( $aMatrix );
printMatrix( $aNewMatrix );
