面试题29. 顺时针打印矩阵(模拟、设定边界,清晰图解)

  • 难度简单
  • 本题涉及算法
  • 思路
  • 类似题型:

题目 顺时针打印矩阵

输入一个矩阵,按照从外向里以顺时针的顺序依次打印出每一个数字。

示例 1:

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:

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]

限制:

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

方法一

解题思路:

根据题目示例 matrix = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]] 的对应输出 [1,2,3,6,9,8,7,4,5] 可以发现,顺时针打印矩阵的顺序是 “从左向右、从上向下、从右向左、从下向上” 循环。
  • 因此,考虑设定矩阵的“左、上、右、下”四个边界,模拟以上矩阵遍历顺序。

pic1

算法流程:

  1. 空值处理: 当 matrix 为空时,直接返回空列表 [] 即可。
  2. 初始化: 矩阵 左、右、上、下 四个边界 l , r , t , b ,用于打印的结果列表 res 。
  3. 循环打印: “从左向右、从上向下、从右向左、从下向上” 四个方向循环,每个方向打印中做以下三件事 (各方向的具体信息见下表) ;
    • 1). 根据边界打印,即将元素按顺序添加至列表 res 尾部;
    • 2). 边界向内收缩 11 (代表已被打印);
    • 3). 判断是否打印完毕(边界是否相遇),若打印完毕则跳出。
  4. 返回值: 返回 res 即可。
打印方向 1. 根据边界打印 2. 边界向内收缩 3. 是否打印完毕
从左向右 左边界l ,右边界 r 上边界 t 加 11 是否 t > b
从上向下 上边界 t ,下边界b 右边界 r 减 11 是否 l > r
从右向左 右边界 r ,左边界l 下边界 b 减 11 是否 t > b
从下向上 下边界 b ,上边界t 左边界 l 加 11 是否 l > r

复杂度分析:

  • 时间复杂度 O(MN)O(MN) : M, NM,N 分别为矩阵行数和列数。
  • 空间复杂度 O(1)O(1) : 四个边界 l , r , t , b 使用常数大小的 额外 空间( res 为必须使用的空间)。

代码

java

class Solution {
    public int[] spiralOrder(int[][] matrix) {
        if(matrix.length == 0) return new int[0];
        int l = 0, r = matrix[0].length - 1, t = 0, b = matrix.length - 1, x = 0;
        int[] res = new int[(r + 1) * (b + 1)];
        while(true) {
            for(int i = l; i <= r; i++) res[x++] = matrix[t][i]; // left to right.
            if(++t > b) break;
            for(int i = t; i <= b; i++) res[x++] = matrix[i][r]; // top to bottom.
            if(l > --r) break;
            for(int i = r; i >= l; i--) res[x++] = matrix[b][i]; // right to left.
            if(t > --b) break;
            for(int i = b; i >= t; i--) res[x++] = matrix[i][l]; // bottom to top.
            if(++l > r) break;
        }
        return res;
    }
}

python

class Solution:
    def spiralOrder(self, matrix:[[int]]) -> [int]:
        if not matrix: return []
        l, r, t, b, res = 0, len(matrix[0]) - 1, 0, len(matrix) - 1, []
        while True:
            for i in range(l, r + 1): res.append(matrix[t][i]) # left to right
            t += 1
            if t > b: break
            for i in range(t, b + 1): res.append(matrix[i][r]) # top to bottom
            r -= 1
            if l > r: break
            for i in range(r, l - 1, -1): res.append(matrix[b][i]) # right to left
            b -= 1
            if t > b: break
            for i in range(b, t - 1, -1): res.append(matrix[i][l]) # bottom to top
            l += 1
            if l > r: break
        return res