给你一个正整数 n ,生成一个包含 1 到 n2 所有元素,且元素按顺时针顺序螺旋排列的 n x n 正方形矩阵 matrix 。
示例 1:

ini
输入: n = 3
输出: [[1,2,3],[8,9,4],[7,6,5]]
示例 2:
lua
输入: n = 1
输出: [[1]]
提示:
1 <= n <= 20
方法一
求解本题依要坚持循环不变量原则。
模拟顺时针画矩阵的过程:
- 填充上行从左到右
- 填充右列从上到下
- 填充下行从右到左
- 填充左列从下到上
由外向内一圈一圈这么画下去。
可以发现这里的边界条件非常多,在一个循环中,如此多的边界条件,如果不按照固定规则来遍历,那就是一进循环深似海,从此offer是路人。
这里一圈下来,我们要画每四条边,这四条边怎么画,每画一条边都要坚持一致的左闭右开,或者左开右闭的原则,这样这一圈才能按照统一的规则画下来。
那么我按照左闭右开的原则,来画一圈,大家看一下:

这里每一种颜色,代表一条边,我们遍历的长度,可以看出每一个拐角处的处理规则,拐角处让给新的一条边来继续画。
这也是坚持了每条边左闭右开的原则。
代码如下,已经详细注释了每一步的目的,可以看出while循环里判断的情况是很多的,代码里处理的原则也是统一的左闭右开。
kotlin
class Solution {
fun generateMatrix(n: Int): Array<IntArray> {
val result: Array<IntArray> = Array(n) { IntArray(n) } // 定义一个二维数组
var startX = 0 // 定义一个二维数组
var startY = 0 // 定义一个二维数组
val loop = n / 2 // 每个圈循环几次,例如n为奇数3,那么loop = 1 只是循环一圈,矩阵中间的值需要单独处理
var offset = 1 // 需要控制每一条边遍历的长度,每次循环右边界收缩一位
var count = 1 // 用来给矩阵中每一个空格赋值
val mid = n / 2 // 矩阵中间的位置,例如:n为3, 中间的位置就是(1,1),n为5,中间位置为(2, 2)
for (i in 0..<loop) {
// 下面开始的四个for就是模拟转了一圈
// 模拟填充上行从左到右(左闭右开)
for (i in startY..<n - offset) {
result[startX][i] = count++
}
// 模拟填充右列从上到下(左闭右开)
for (i in startX..<n - offset) {
result[i][n - offset] = count++
}
// 模拟填充下行从右到左(左闭右开)
for (i in n - offset downTo startY + 1) {
result[n - offset][i] = count++
}
// 模拟填充左列从下到上(左闭右开)
for (i in n - offset downTo startX + 1) {
result[i][startY] = count++
}
// 第二圈开始的时候,起始位置要各自加1, 例如:第一圈起始位置是(0, 0),第二圈起始位置是(1, 1)
startX++
startY++
// offset 控制每一圈里每一条边遍历的长度
offset++
}
// 如果n为奇数的话,需要单独给矩阵最中间的位置赋值
if (n % 2 == 1) {
result[mid][mid] = count
}
return result
}
}
- 时间复杂度 O(n^2): 模拟遍历二维矩阵的时间
- 空间复杂度 O(1)