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

原地旋转不可能比O(n²)更快,原因是如果我们想旋转矩阵,我们必须至少一次触及所有n²元素,无论你实现什么算法。

其他回答

哦,伙计。我一直认为这是一个“我很无聊,我能思考什么”的谜题。我想出了我的原地换位码,但到了这里发现你的和我的几乎一模一样……啊,好。这里是Ruby版本。

require 'pp'
n = 10
a = []
n.times { a << (1..n).to_a }

pp a

0.upto(n/2-1) do |i|
  i.upto(n-i-2) do |j|
    tmp             = a[i][j]
    a[i][j]         = a[n-j-1][i]
    a[n-j-1][i]     = a[n-i-1][n-j-1]
    a[n-i-1][n-j-1] = a[j][n-i-1]
    a[j][n-i-1]     = tmp
  end
end

pp a

下面是一个原地旋转的数组,而不是使用一个全新的数组来保存结果。我已经停止了数组的初始化和输出。这只适用于正方形数组,但它们可以是任何大小。内存开销等于数组中一个元素的大小,因此您可以对任意大的数组进行旋转。

int a[4][4];
int n = 4;
int tmp;
for (int i = 0; i < n / 2; i++)
{
    for (int j = i; j < n - i - 1; j++)
    {
        tmp             = a[i][j];
        a[i][j]         = a[j][n-i-1];
        a[j][n-i-1]     = a[n-i-1][n-j-1];
        a[n-i-1][n-j-1] = a[n-j-1][i];
        a[n-j-1][i]     = tmp;
    }
}

在python中:

import numpy as np

a = np.array(
    [
        [1, 2, 3, 4],
        [5, 6, 7, 8],
        [9, 0, 1, 2],
        [3, 4, 5, 6]
    ]
)

print(a)
print(b[::-1, :].T)

在Eigen (c++)中:

Eigen::Matrix2d mat;
mat <<  1, 2,
        3, 4;
std::cout << mat << "\n\n";

Eigen::Matrix2d r_plus_90 = mat.transpose().rowwise().reverse();
std::cout << r_plus_90 << "\n\n";

Eigen::Matrix2d r_minus_90 = mat.transpose().colwise().reverse();
std::cout << r_minus_90 << "\n\n";

Eigen::Matrix2d r_180 = mat.colwise().reverse().rowwise().reverse(); // +180 same as -180
std::cout << r_180 << "\n\n";

输出:

1 2
3 4

3 1
4 2

2 4
1 3

4 3
2 1

#转置是Ruby的Array类的标准方法,因此:

% irb
irb(main):001:0> m = [[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 0, 1, 2], [3, 4, 5, 6]]
=> [[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 0, 1, 2], [3, 4, 5, 6]] 
irb(main):002:0> m.reverse.transpose
=> [[3, 9, 5, 1], [4, 0, 6, 2], [5, 1, 7, 3], [6, 2, 8, 4]]

实现是一个用c写的n^2转置函数,你可以在这里看到: http://www.ruby-doc.org/core-1.9.3/Array.html#method-i-transpose 通过选择“点击切换源”旁边的“转置”。

我记得比O(n^2)的解更好,但只适用于特殊构造的矩阵(如稀疏矩阵)