螺旋矩阵的探索

输出n阶螺旋矩阵中指定位置的元素值


问题描述:


问题分析:

经观察,易知螺旋矩阵由内层至外层依次递减,为以 n 2 n^2 n2为首项,以-1为公差的等差数列 。分奇数阶和偶数阶矩阵分类讨论,分别归纳得 n 2 n^2 n2所在的行和列的通项公式。 故考虑从最大值位置开始依次向目标位置移动,统计出总共移动步数(step),目标位置的值= n 2 − s t e p n^2-step n2−step ;

1)当 n n n为奇数时: n 2 n^2 n2所在的行和列分别为 ( n + 1 ) / 2 , ( n + 1 ) / 2 ; (n+1)/2 ,(n+1)/2; (n+1)/2,(n+1)/2;
2)当 n n n为偶数时, n 2 n^2 n2所在的行和列分别为 n / 2 + 1 , n / 2 n/2+1, n/2 n/2+1,n/2

由于螺旋矩阵由内往外螺距逆时针旋转逐渐递增,在矩阵中的任意一个位置上有且只有"上、下、左、右"四个方向选择如图:

偶数阶时,将右、上归为一组,左、下 归为一组;

奇数阶时,将左、下归为一组,右、上归为一组;

以组为单位进行移动,每组移动过后,step++,······直到到达目标位置为止,并计算出该位置的元素值即可。


C++实现:

cpp 复制代码
#include<iostream>
int Solve(int n,int i, int j) {
    /*
    查找螺旋矩阵中指定位置的元素的值
    算法描述:
        分奇数阶和偶数阶矩阵分类讨论,分别归纳得出n*n所在的行和列的通项公式。
        由于螺旋矩阵内层到外层依次递减,
        故考虑从最大值位置开始依次向目标位置移动,统计出总共移动步数(step),目标位置的值= n*n-step ;
    
    */
    int step = 0;
    int move = 1;
    if (n % 2 != 0) {
        //输出n*n所在的行和列
        int x = (n + 1) / 2;
        int y = (n + 1) / 2;
        //std::cout << "x=" << x << " ," << "y=" << y << std::endl;
        if (x == i && y == j) { return n * n; }
        while (true) {
            //left
            y -=move;
            step += move;            
            if (x == i && y <= j && j<=y+move) { step -= (j - y); return n * n - step; }
            //down
            x += move;
            step += move;
            if (x >=i &&i>=x-move && y == j) { step -= (x - i); return n * n - step; }
            move++;
            //right
            y += move;
            step += move;
            if (x == i && y >= j && j>=y-move) { step -= ( y-j); return n * n - step; }
            //up
            x -= move;
            step += move;
            if (x <= i &&i<=x+move && y ==j) { step -= (i-x); return n * n - step; }
            move++;
            if (x == 1 && y == n) { move--; }
        }
        std::cout << "x=" << x << " ," << "y=" << y << std::endl;
    }

    int x = n / 2 + 1;
    int y = n / 2;
    
    if (x == i && y == j) { return n * n; }
    while (true) {
        //right
        y += move;
        step += move;
        if (x == i && y >= j && j>=y-move) { step -= (y - j); return n * n - step; }
        //up
        x -= move;
        step += move;
        if (x <= i && i<=x+move && y == j) { step -= (i - x); return n * n - step; }
        move++;
        //left
        y -= move;
        step += move;
        if (x == i && y <= j && j<=y+move) { step -= (j - y); return n * n - step; }
        //down
        x += move;
        step += move;
        if (x >= i && i>=x-move && y == j) { step -= (x - i); return n * n - step; }
        move++;
        if (x == 1 && y == n) { move--; }
        std::cout << "x=" << x << " ," << "y=" << y << std::endl;
    }
        
}

int main() {
    int i = 0, j= 0,n=0;
    std::cout << "Please enter  n、i、j:" << std::endl;
    //while (true) {
        std::cin >> n >> i >> j;
        std::cout << Solve(n, i, j) << std::endl;
    //}
    system("pause");
    return 0;
}

文末,或词不达意,欢迎大家评论交流 !

相关推荐
music&movie35 分钟前
算法工程师认知水平要求总结
人工智能·算法
laocui11 小时前
Σ∆ 数字滤波
人工智能·算法
yzx9910132 小时前
Linux 系统中的算法技巧与性能优化
linux·算法·性能优化
全栈凯哥2 小时前
Java详解LeetCode 热题 100(26):LeetCode 142. 环形链表 II(Linked List Cycle II)详解
java·算法·leetcode·链表
全栈凯哥2 小时前
Java详解LeetCode 热题 100(27):LeetCode 21. 合并两个有序链表(Merge Two Sorted Lists)详解
java·算法·leetcode·链表
SuperCandyXu2 小时前
leetcode2368. 受限条件下可到达节点的数目-medium
数据结构·c++·算法·leetcode
Humbunklung3 小时前
机器学习算法分类
算法·机器学习·分类
Ai多利3 小时前
深度学习登上Nature子刊!特征选择创新思路
人工智能·算法·计算机视觉·多模态·特征选择
Q8137574604 小时前
中阳视角下的资产配置趋势分析与算法支持
算法
yvestine4 小时前
自然语言处理——文本表示
人工智能·python·算法·自然语言处理·文本表示