LeetCode 59. 螺旋矩阵 II

leetcode.cn/problems/sp...

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 复制代码
输入: n = 3
输出: [[1,2,3],[8,9,4],[7,6,5]]

示例 2:

lua 复制代码
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 复制代码
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)
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