【代码随想录 | Leetcode | 第四天】数组 | 螺旋矩阵 | 螺旋矩阵 II

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-10-13 18:01 37阅读 0赞

## 前言 ##

**欢迎来到[小K][K]的[Leetcode|代码随想录|专题化][Leetcode]专栏，今天将为大家带来螺旋矩阵的分享**✨

#### 目录 ####

*  前言
 *  59. 螺旋矩阵 II
 *  54. 螺旋矩阵
 *  总结

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## 59. 螺旋矩阵 II ##

**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：  
![在这里插入图片描述][5a8ead7047d24d6fba9e55f4da05707b.png]

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

示例 2：

输入：n = 1
    输出：[[1]]

提示：

1 <= n <= 20

思路：

> **本类型题目其实都不涉及什么算法，就是模拟螺旋顺序打印的过程，下面我们来模拟一下**
> 
>  *  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
> 
> 但是我们可以看出，这样一圈一圈的模拟下去，边界条件非常多，很容易出错，这时候我们第一节学的二分法中用的[循环不变量规则][Link 1]就非常重要了
> 
> > **矩阵的四条边要么一致遵循左闭右开，要么左开右闭**  
> > ![在这里插入图片描述][1b754210e988495794fdc31f034cd33b.png]  
> > ![在这里插入图片描述][f9ae2626ed3b45d299ff7fc2c98bfc52.png]

class Solution {
        
    public:
        vector<vector<int>> generateMatrix(int n)
        {
        
            vector<vector<int>> res(n,vector<int>(n,0));
            int startx=0,starty=0;  //定义每循环一个圈的起始位置
            int loop=n/2; //每个圈循环几次，如果n为奇数3，那么loop=1，只循环一圈
            int mid=n/2;  //矩阵中间位置，例如n为3，中间的位置为【1,1】
            int count=1;  //用来给矩阵元素赋值的
            int offset=1; //用来控制循环遍历长度
            int i,j;
            while(loop--)
            {
        
                i=startx,j=starty;
                //左闭右开
                for(j=starty;j<starty+n-offset;j++) res[startx][j]=count++;
                for(i=startx;i<startx+n-offset;i++) res[i][j]=count++;
                for(;j>starty;j--) res[i][j]=count++;
                for(;i>startx;i--) res[i][j]=count++;
                //第二圈开始，起始位置要各自加一
                startx++,starty++;
                offset+=2;
            }
            //如果n为奇数，则需要单独给矩阵之间的位置赋值
            if(n%2) res[mid][mid]=count;
            return res;
        }
       
    };

**上面代码中已经把模拟过程详细讲解了一遍，这里再对以下两点特别说明一下：**

*  `starty+n-offset`:为什么这里要加上起始位置，因为第二圈开始起始坐标不为0
 *  `offset+=2`：为什么要加2，因为每走一圈就少了两端的元素，赋初值为1是因为遵循左闭右开的原则
 *  上边有3 \* 3和4 \* 4的模拟图

## 54. 螺旋矩阵 ##

**给你一个 m 行 n 列的矩阵 matrix ，请按照 顺时针螺旋顺序 ，返回矩阵中的所有元素。**

示例 1：

![在这里插入图片描述][1b2fe7b733664d6f98520c3d1131074c.png]

> **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：

![在这里插入图片描述][c90c4707212c4dc09fef58abe37fc62f.png]

> **输入**：matrix = \[\[1,2,3,4\],\[5,6,7,8\],\[9,10,11,12\]\]  
> **输出**：\[1,2,3,4,8,12,11,10,9,5,6,7\]

提示：

`m ==matrix[i].length`  
`n == matrix[i].length`  
`1 <= m, n <= 10`  
`-100 <= matrix[i][j] <= 100`

**做这道题目我们也是在遵循循环不变量规则，看下面的代码中我们用的前置++，而不是后置++，细品（左开右闭），这里判断循环结束的方法也非常巧妙，判断4个边界是否有冲突，有冲突就退出循环**

class Solution {
        
    public:
        vector<int> spiralOrder(vector<vector<int>>& matrix) 
        {
        
            
            vector<int> ans;
            if(!matrix.size()) return ans;
            int up=0,down=matrix.size()-1,left=0,right=matrix[0].size()-1;
            while(true)
            {
        
                for(int i=left;i<=right;++i) ans.push_back(matrix[up][i]);
                if(++up>down) break;
                for(int j=up;j<=down;++j) ans.push_back(matrix[j][right]);
                if(--right<left) break;
                for(int k=right;k>=left;--k) ans.push_back(matrix[down][k]);
                if(--down<up) break;
                for(int L=down;L>=up;--L) ans.push_back(matrix[L][left]);
                if(++left>right) break;
            }
            return ans;
        }
    };

![在这里插入图片描述][b5eca80780b8432b966a88483065a92b.png]

## 总结 ##

✨**做这种类型的题目就是要多画图模拟，思路清晰就好办了，还有就是注意边界条件（遵循循环不变量规则）**

[K]: https://blog.csdn.net/qq_72157449?spm=1000.2115.3001.5343
[Leetcode]: https://blog.csdn.net/qq_72157449/category_12293229.html?spm=1001.2014.3001.5482
[5a8ead7047d24d6fba9e55f4da05707b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/5a8ead7047d24d6fba9e55f4da05707b.png
[Link 1]: https://blog.csdn.net/qq_72157449/article/details/131693125
[1b754210e988495794fdc31f034cd33b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/1b754210e988495794fdc31f034cd33b.png
[f9ae2626ed3b45d299ff7fc2c98bfc52.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/f9ae2626ed3b45d299ff7fc2c98bfc52.png
[1b2fe7b733664d6f98520c3d1131074c.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/1b2fe7b733664d6f98520c3d1131074c.png
[c90c4707212c4dc09fef58abe37fc62f.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/c90c4707212c4dc09fef58abe37fc62f.png
[b5eca80780b8432b966a88483065a92b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/b5eca80780b8432b966a88483065a92b.png