算法的学习笔记—顺时针打印矩阵(牛客JZ29)

news2024/9/21 4:30:16

😀前言
在算法的学习过程中，二维数组的操作是一个非常重要的内容，其中顺时针打印矩阵是一个经典的问题。这个问题不仅考察我们对矩阵的理解，还要求我们具备较强的逻辑思维能力。本文将详细解析如何通过Java代码来实现这一功能。

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文章目录

😀顺时针打印矩阵
- ❤️‍🔥题目链接
- - 🤔题目描述
  - 😊数据范围:
- 🫡示例1
- 🫡 示例2
- - 🥰解题思路
  - 💕代码实现
  - 😊代码解析
- 😄总结

😀顺时针打印矩阵

❤️‍🔥题目链接

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🤔题目描述

给定一个二维矩阵，要求按照顺时针的顺序，从外到里依次打印出矩阵中的所有元素。例如，假设我们有如下的4x4矩阵：

顺时针打印的结果应该是：[1, 2, 3, 4, 8, 12, 16, 15, 14, 13, 9, 5, 6, 7, 11, 10]

😊数据范围:

0 <= matrix.length <= 100

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

🫡示例1

输入：[[1,2,3,4],[5,6,7,8],[9,10,11,12],[13,14,15,16]]

返回值：[1,2,3,4,8,12,16,15,14,13,9,5,6,7,11,10]

🫡 示例2

输入：[[1,2,3,1],[4,5,6,1],[4,5,6,1]]

返回值：[1,2,3,1,1,1,6,5,4,4,5,6]

🥰解题思路

要实现顺时针打印矩阵，我们可以将其看作是逐层打印。具体来说，从矩阵的外层开始，按照顺时针的顺序依次打印出来，然后逐层向内推进，直到矩阵的所有元素都被打印出来。

为了实现这一思路，我们需要使用四个变量来分别标记当前未打印区域的上下左右边界，即 r1, r2, c1, c2。这些变量分别代表当前矩阵部分的上边界、下边界、左边界和右边界。

打印一层矩阵的步骤如下：

从左到右打印当前层的上边界。
从上到下打印当前层的右边界。
如果上边界和下边界不同，从右到左打印当前层的下边界。
如果左边界和右边界不同，从下到上打印当前层的左边界。

每打印完一层矩阵后，更新边界值，逐步缩小打印范围，直到所有元素都被打印为止。

💕代码实现

我们可以用Java语言来实现这一逻辑，代码如下：

public ArrayList<Integer> printMatrix(int[][] matrix) {
    ArrayList<Integer> ret = new ArrayList<>();
    int r1 = 0, r2 = matrix.length - 1, c1 = 0, c2 = matrix[0].length - 1;
    
    while (r1 <= r2 && c1 <= c2) {
        // 从左到右打印上边界
        for (int i = c1; i <= c2; i++)
            ret.add(matrix[r1][i]);
        // 从上到下打印右边界
        for (int i = r1 + 1; i <= r2; i++)
            ret.add(matrix[i][c2]);
        // 从右到左打印下边界
        if (r1 != r2)
            for (int i = c2 - 1; i >= c1; i--)
                ret.add(matrix[r2][i]);
        // 从下到上打印左边界
        if (c1 != c2)
            for (int i = r2 - 1; i > r1; i--)
                ret.add(matrix[i][c1]);
        
        // 更新边界，向内收缩一层
        r1++; r2--; c1++; c2--;
    }
    
    return ret;
}