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
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);
}
}
}
其他回答
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。
在原地顺时针90度旋转使用矢量矢量..
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
//Rotate a Matrix by 90 degrees
void rotateMatrix(vector<vector<int> > &matrix){
int n=matrix.size();
for(int i=0;i<n;i++){
for(int j=i+1;j<n;j++){
swap(matrix[i][j],matrix[j][i]);
}
}
for(int i=0;i<n;i++){
reverse(matrix[i].begin(),matrix[i].end());
}
}
int main(){
int n;
cout<<"enter the size of the matrix:"<<endl;
while (cin >> n) {
vector< vector<int> > m;
cout<<"enter the elements"<<endl;
for (int i = 0; i < n; i++) {
m.push_back(vector<int>(n));
for (int j = 0; j < n; j++)
scanf("%d", &m[i][j]);
}
cout<<"the rotated matrix is:"<<endl;
rotateMatrix(m);
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++)
cout << m[i][j] << ' ';
cout << endl;
}
}
return 0;
}
正如我在上一篇文章中所说的，这里有一些c#代码，可以为任何大小的矩阵实现O(1)矩阵旋转。为了简洁性和可读性，没有错误检查或范围检查。代码:
static void Main (string [] args)
{
int [,]
// create an arbitrary matrix
m = {{0, 1}, {2, 3}, {4, 5}};
Matrix
// create wrappers for the data
m1 = new Matrix (m),
m2 = new Matrix (m),
m3 = new Matrix (m);
// rotate the matricies in various ways - all are O(1)
m1.RotateClockwise90 ();
m2.Rotate180 ();
m3.RotateAnitclockwise90 ();
// output the result of transforms
System.Diagnostics.Trace.WriteLine (m1.ToString ());
System.Diagnostics.Trace.WriteLine (m2.ToString ());
System.Diagnostics.Trace.WriteLine (m3.ToString ());
}
class Matrix
{
enum Rotation
{
None,
Clockwise90,
Clockwise180,
Clockwise270
}
public Matrix (int [,] matrix)
{
m_matrix = matrix;
m_rotation = Rotation.None;
}
// the transformation routines
public void RotateClockwise90 ()
{
m_rotation = (Rotation) (((int) m_rotation + 1) & 3);
}
public void Rotate180 ()
{
m_rotation = (Rotation) (((int) m_rotation + 2) & 3);
}
public void RotateAnitclockwise90 ()
{
m_rotation = (Rotation) (((int) m_rotation + 3) & 3);
}
// accessor property to make class look like a two dimensional array
public int this [int row, int column]
{
get
{
int
value = 0;
switch (m_rotation)
{
case Rotation.None:
value = m_matrix [row, column];
break;
case Rotation.Clockwise90:
value = m_matrix [m_matrix.GetUpperBound (0) - column, row];
break;
case Rotation.Clockwise180:
value = m_matrix [m_matrix.GetUpperBound (0) - row, m_matrix.GetUpperBound (1) - column];
break;
case Rotation.Clockwise270:
value = m_matrix [column, m_matrix.GetUpperBound (1) - row];
break;
}
return value;
}
set
{
switch (m_rotation)
{
case Rotation.None:
m_matrix [row, column] = value;
break;
case Rotation.Clockwise90:
m_matrix [m_matrix.GetUpperBound (0) - column, row] = value;
break;
case Rotation.Clockwise180:
m_matrix [m_matrix.GetUpperBound (0) - row, m_matrix.GetUpperBound (1) - column] = value;
break;
case Rotation.Clockwise270:
m_matrix [column, m_matrix.GetUpperBound (1) - row] = value;
break;
}
}
}
// creates a string with the matrix values
public override string ToString ()
{
int
num_rows = 0,
num_columns = 0;
switch (m_rotation)
{
case Rotation.None:
case Rotation.Clockwise180:
num_rows = m_matrix.GetUpperBound (0);
num_columns = m_matrix.GetUpperBound (1);
break;
case Rotation.Clockwise90:
case Rotation.Clockwise270:
num_rows = m_matrix.GetUpperBound (1);
num_columns = m_matrix.GetUpperBound (0);
break;
}
StringBuilder
output = new StringBuilder ();
output.Append ("{");
for (int row = 0 ; row <= num_rows ; ++row)
{
if (row != 0)
{
output.Append (", ");
}
output.Append ("{");
for (int column = 0 ; column <= num_columns ; ++column)
{
if (column != 0)
{
output.Append (", ");
}
output.Append (this [row, column].ToString ());
}
output.Append ("}");
}
output.Append ("}");
return output.ToString ();
}
int [,]
// the original matrix
m_matrix;
Rotation
// the current view of the matrix
m_rotation;
}
好的，我把手举起来，当旋转时，它实际上不会对原始数组做任何修改。但是，在面向对象系统中，只要对象看起来像是被旋转到类的客户端，这就无关紧要了。目前，Matrix类使用对原始数组数据的引用，因此改变m1的任何值也将改变m2和m3。对构造函数稍加更改，创建一个新数组并将值复制到该数组中，就可以将其整理出来。
这是c#的
int[,] array = new int[4,4] {
{ 1,2,3,4 },
{ 5,6,7,8 },
{ 9,0,1,2 },
{ 3,4,5,6 }
};
int[,] rotated = RotateMatrix(array, 4);
static int[,] RotateMatrix(int[,] matrix, int n) {
int[,] ret = new int[n, n];
for (int i = 0; i < n; ++i) {
for (int j = 0; j < n; ++j) {
ret[i, j] = matrix[n - j - 1, i];
}
}
return ret;
}
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;
}
}
