悠然乱弹:螺旋矩阵和蛇型矩阵的悠然版实现

简介:

螺旋矩阵和蛇型矩阵,是两个比较有趣的矩阵,有许多的公司面试题中有出现,这两个题的答案也有许多种,简单问一下度娘,就各自有N种实现,来源也非常丰富,比如CSDN、ITEYE、等等,当然也包括著名的OSC,但是整体看下来,呵呵,比较顺眼的比较少,比较经典的就越发少了。

考虑到不同的语言有不同的语言特性,因此今天就只用Java来进行实现,看看螺旋矩阵和蛇型矩阵的悠然版实现,让我们的OSC也更加高大上一些,

概念说明

什么是螺旋矩阵

螺旋矩阵是指一个呈螺旋状的矩阵,它的数字由第一行开始到右边不断变大,向下变大,
向左变大,向上变大,如此循环。

下面是几个螺旋矩阵的示例:

下面是1阶螺旋矩阵:

  1  

下面是2阶螺旋矩阵:

  1   2  
  4   3  

下面是3阶螺旋矩阵:

  1   2   3  
  8   9   4  
  7   6   5  

下面是4阶螺旋矩阵:

  1   2   3   4  
 12  13  14   5  
 11  16  15   6  
 10   9   8   7  

下面是5阶螺旋矩阵:

  1   2   3   4   5  
 16  17  18  19   6  
 15  24  25  20   7  
 14  23  22  21   8  
 13  12  11  10   9 

什么是蛇型矩阵

这个东东说起来比较抽象,玩过贪吃蛇么?如果玩过大致就可以理解了。

下面看看实际示例

下面是1阶蛇形矩阵:

  1  

下面是2阶蛇形矩阵:

  1   3  
  2   4  

下面是3阶蛇形矩阵:

  1   3   4  
  2   5   8  
  6   7   9  

下面是4阶蛇形矩阵:

  1   3   4  10  
  2   5   9  11  
  6   8  12  15  
  7  13  14  16  

下面是5阶蛇形矩阵:

  1   3   4  10  11  
  2   5   9  12  19  
  6   8  13  18  20  
  7  14  17  21  24  
 15  16  22  23  25  

悠然版解法

螺旋矩阵

分析

简单看看螺旋矩阵,其规律就是一圈一圈的往里绕,因此我们可以想象有一条贪吃蛇,它很听话,如果要出格子或者碰到格子里有数的时候就向右转一下,然后在它路过的格子里顺序填充上数字就好

代码

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public class SpiralMatrix {
     public static int [][] spiralMatrix( int n) {
         int spiralMatrix[][] = new int [n][n];
         for ( int num = 1 , x = 0 , y = 0 , xDir = 1 , yDir = 0 ; num <= n * n; num++) {
             spiralMatrix[x][y] = num;
             if (x + xDir < 0 || y + yDir < 0 || x + xDir == n || y + yDir == n || spiralMatrix[x + xDir][y + yDir] != 0 ) { //如果到边界了就换方向
                 if (xDir != 0 ) {
                     yDir = xDir;
                     xDir = 0 ;
                 } else {
                     xDir = -yDir;
                     yDir = 0 ;
                 }
             }
             x += xDir;
             y += yDir;
         }
         return spiralMatrix;
     }
 
     public static void main(String[] args) {
         for ( int num = 1 ; num < 6 ; num++) {
             int [][] result = spiralMatrix(num);
             System.out.printf( "下面是%s阶螺旋矩阵:\n" ,num);
             for ( int i = 0 ; i < num; i++) {
                 for ( int j = 0 ; j < num; j++) {
                     System.out.printf( "%3s " , result[j][i]);
                 }
                 System.out.println();
             }
         }
     }
}
说明

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for ( int num = 1 , x = 0 , y = 0 , xDir = 1 , yDir = 0 ; num <= n * n; num++)
这里其实很简单,只是为了省点代码行数,因此把一些变量声明放这里了,实际放在外面更合适。

x,y为贪吃蛇要走过的位置,默认从左上角走起;

xDir和yDir为行进的方向,默认是水平向右走。

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if (x + xDir < 0 || y + yDir < 0 || x + xDir == n || y + yDir == n || spiralMatrix[x + xDir][y + yDir] != 0 )
这里的意思是,如果要出边界(一共有4个边界),或者碰到前面的格子中有数字的时候就调整一下方便。
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                 if (xDir != 0 ) {
                     yDir = xDir;
                     xDir = 0 ;
                 } else {
                     xDir = -yDir;
                     yDir = 0 ;
                 }

当然,如果没有碰到边界也没有碰到前面格子有数字,那就不调整方向,让它继续走,如下。

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             x += xDir;
             y += yDir;

然后,就没有然后了,然后贪吃蛇同学就帮我们完成了任务,来一个大点的看看?

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  28  29  30  31  32  33  34   9
  27  48  49  50  51  52  35  10
  26  47  60  61  62  53  36  11
  25  46  59  64  63  54  37  12
  24  45  58  57  56  55  38  13
  23  44  43  42  41  40  39  14
  22  21  20  19  18  17  16  15



蛇形矩阵

分析

简单看看蛇形矩阵,它的规律也很简单,只不过是如何走的规律变了一些,总结一下就是:贪吃蛇总是斜着走的,如果要走出边界,那么就换个方向走,只不过要走出左边时,就向下移动一个格子走;要走出上边时,就向右移动一个格子走;要走出下边格子时,就向右移动一个格子走,要走出右边格子时,就向下移动一个格子走;如果没有走出格子,就延着原来的方向走。

代码

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public class SnakeMatrix {
     public static int [][] snakeMatrix( int n) {
         int snakeMatrix[][] = new int [n][n];
         for ( int num = 1 , x = 0 , y = 0 , xDir = - 1 , yDir = 1 ; num <= n * n; num++) {
             snakeMatrix[x][y] = num;
             if (x + xDir == n) {
                 y += xDir;
             } else if (y + yDir == n) {
                 x += yDir;
             } else if (x + xDir < 0 ) {
                 y += yDir;
             } else if (y + yDir < 0 ) {
                 x += xDir;
             } else { //其它情况保持原有方向前行
                 x += xDir;
                 y += yDir;
                 continue ;
             }
             xDir = -xDir;
             yDir = -yDir;
         }
         return snakeMatrix;
     }
 
     public static void main(String[] args) {
         for ( int num = 1 ; num < 6 ; num++) {
             int [][] result = snakeMatrix(num);
             System.out.printf( "下面是%s阶蛇形矩阵:\n" , num);
             for ( int i = 0 ; i < num; i++) {
                 for ( int j = 0 ; j < num; j++) {
                     System.out.printf( "%3s " , result[j][i]);
                 }
                 System.out.println();
             }
         }
     }
}
说明

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if (x + xDir == n) {
                 y += xDir;
             } else if (y + yDir == n) {
                 x += yDir;
             } else if (x + xDir < 0 ) {
                 y += yDir;
             } else if (y + yDir < 0 ) {
                 x += xDir;
             } else { //其它正常转向
                 x += xDir;
                 y += yDir;
                 continue ;
             }
这里就是上面说的逻辑的实现。

嗯嗯,这里的判断多了些,暂时没有想到如何进行优化,哪位同学出手优化一下?

总结

自此,悠然版螺旋矩阵和蛇形矩阵就完成了。

以前做过ThoughtWorks代码挑战——FizzBuzzWhizz游戏,见悠然乱弹:拉钩网FizzBuzzWhizz试题之悠然版解答

结果在过去大半年的了,接到他们HR电话,说是问我对他们的程序员职位是不是感兴趣,偶幽然滴回答:偶热切的等了你半年,可惜你没有来找我,最后不得己加入OSChina了,然后才发现OSChina才是偶滴真爱......

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