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剑指offer | 面试题22:顺时针打印矩阵

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千羽
发布2021-12-29 13:19:35
2260
发布2021-12-29 13:19:35
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文章被收录于专栏:程序员千羽

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Leetcode : https://leetcode-cn.com/problems/shun-shi-zhen-da-yin-ju-zhen-lcof

GitHub : https://github.com/nateshao/leetcode/blob/main/algo-notes/src/main/java/com/nateshao/sword_offer/topic_22_spiralOrder/Solution.java

剑指 Offer 22. 顺时针打印矩阵

题目描述 :输入一个矩阵,按照从外向里以顺时针的顺序依次打印出每一个数字。

示例 1:

代码语言:javascript
复制
输入:matrix = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]
输出:[1,2,3,6,9,8,7,4,5]

示例 2:

代码语言:javascript
复制
输入:matrix = [[1,2,3,4],[5,6,7,8],[9,10,11,12]]
输出:[1,2,3,4,8,12,11,10,9,5,6,7]

限制:

  • 0 <= matrix.length <= 100
  • 0 <= matrix[i].length <= 100

解题思路:

“根据题目示例 matrix = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]] 的对应输出 [1,2,3,6,9,8,7,4,5] 可以发现,顺时针打印矩阵的顺序是 “从左向右、从上向下、从右向左、从下向上” 循环。

  • 因此,考虑设定矩阵的“左、上、右、下”四个边界,模拟以上矩阵遍历顺序。

算法流程:

  1. 空值处理:当matrix 为空时,直接返回空列表 [] 即可。
  2. 初始化:矩阵左、右、上、下四个边界1,r,t,b,于打印的结果列表res。
  3. 循环打印:“从左向右、 从上向下、从右向左、从下向.上”四个方向循环,每个方向打印中做以下三件事(各方向的具体信息见下表) ; 1.根据边界打印,即将元素按顺序添加至列表res 尾部; 2.边界向内收缩1 (代表已被打印) ; 3.判断是否打印完毕(边界是否相遇),若打印完毕则跳出。
  4. 返回值: 返回res即可。

打印方向

1. 根据边界打印

2. 边界向内收缩

3. 是否打印完毕

从左向右

左边界l ,右边界 r

上边界 t 加 1

是否 t > b

从上向下

上边界 t ,下边界b

右边界 r 减 1

是否 l > r

从右向左

右边界 r ,左边界l

下边界 b 减 1

是否 t > b

从下向上

下边界 b ,上边界t

左边界 l 加 1

是否 l > r

复杂度分析:
  • 时间复杂度 O(MN): M, N分别为矩阵行数和列数。
  • 空间复杂度 O(1): 四个边界 l , r , t , b 使用常数大小的 额外 空间( res 为必须使用的空间)。
代码:

“Java 代码利用了 ++ 操作的便利性

  • res[x++] 等价于先给 res[x] 赋值,再给 x 自增 11 ;
  • ++t > b 等价于先给 t 自增 11 ,再判断 t > b 逻辑表达式。
代码语言:javascript
复制
package com.nateshao.sword_offer.topic_22_spiralOrder;

/**
 * @date Created by 邵桐杰 on 2021/11/25 9:59
 * @微信公众号 程序员千羽
 * @个人网站 www.nateshao.cn
 * @博客 https://nateshao.gitee.io
 * @GitHub https://github.com/nateshao
 * @Gitee https://gitee.com/nateshao
 * Description: 剑指 Offer 22. 顺时针打印矩阵
 * https://leetcode-cn.com/problems/shun-shi-zhen-da-yin-ju-zhen-lcof
 */
public class Solution {

    public static void main(String[] args) {
        int[][] matrix = {{1, 2, 3},
                {4, 5, 6},
                {7, 8, 9}};
        printMatrix(matrix);
        spiralOrder(matrix);
        System.out.println("=========");
        printMatrix(matrix);
    }

    public static void printMatrix(int[][] matrix) {
        for (int i = 0; i != matrix.length; i++) {
            for (int j = 0; j != matrix[0].length; j++) {
                System.out.print(matrix[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }

    public static int[] spiralOrder(int[][] matrix) {
        if (matrix.length == 0) return new int[0];
        int l = 0, r = matrix[0].length - 1, t = 0, b = matrix.length - 1, x = 0;
        int[] res = new int[(r + 1) * (b + 1)];
        while (true) {
            //从左往右
            //列在变,列为循环值
            //从左往右的下一步是往下走,上边界内缩,故++t
            for (int i = l; i <= r; i++) res[x++] = matrix[t][i];
            if (++t > b) break;
            //从上往下,行在变
            //从上往下的下一步是从右往左,右边界收缩,--r
            for (int i = t; i <= b; i++) res[x++] = matrix[i][r];
            if (l > --r) break;
            //从右向左,列在变
            //从右往左的下一步是从下往上,下边界收缩,--b
            for (int i = r; i >= l; i--) res[x++] = matrix[b][i];
            if (t > --b) break;
            //从下到上,行在变
            //从下到上的下一步是从左到右,左边界收缩,++l
            for (int i = b; i >= t; i--) res[x++] = matrix[i][l];
            if (++l > r) break;
        }
        return res;
    }
}

参考链接:https://leetcode-cn.com/problems/shun-shi-zhen-da-yin-ju-zhen-lcof/solution/mian-shi-ti-29-shun-shi-zhen-da-yin-ju-zhen-she-di

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