思考算法题 之二维数组旋转90度, 180度, 270度

有二维数组 ary = [[1, 2, 3], [4, ,5, 6], [7, 8, 9]];  

展开时如下 : [

                        [1,    2,   3],  

                        [4,    5,   6],

                        [7,    8,   9],

                    ]

让这个数组旋转90°, 他就变成了 ary90 = [[3, 6, 9], [2, ,5, 8], [1, 4, 7]];

展开时如下 : [

                        [3,    6,   9],  

                        [2,    5,   8],

                        [1,    4,   7],

                    ]

如何旋转呢, 有两种方法, 一种是算法旋转, 另一种是规则旋转, 先讲讲算法旋转.

先看ary的展开样式, 我们定义横着的坐标为 X, 竖着的坐标为 Y. X和Y都从 0 开始

所以 1 的坐标是 (0, 0) 

展开时如下 : [

                        [1 (0,0),    2 (1, 0),   3 (2, 0) ],   第一行, Y固定为0, X分别是1,2,3

                        [4 (0, 1),    5 (1, 1),   6 (2, 1) ],   第二行, Y固定为1, X分别是1,2,3

                        [7 (0, 2),    8 (1, 2),   9 (2, 2) ],   第三行, Y固定为2, X分别是1,2,3

                    ]

这时, 我们得到了 任意一个数值的坐标 (x, y)

旋转后的坐标是 (newX, newY)

newX = y; 

newY = xc - x;   xc是数值所在行, 最大索引数. 因为是方形矩阵. 所以每行数值是一样的, 应该是ary[i].count - 1, 当前值为2


xc = 2;

//取任意值 3, 他的坐标 (2, 0):

x = 2;

 y = 0; 

newX = y; 

newY = 2 - x; 

即使得出newX = 0; newY = 0;

3 在旋转90度后的坐标为 (0, 0)


这个公式是怎么来的呢, 我讲解一下我当时的思路. 先取任意值 1 (x = 0, y = 0). 然后观察, 旋转后, 1将会变成什么, 他会变成(x = 0, y = 2). 以此类推, 看2和3.  原先是横着的, 变为竖着了, 所以原先的Y值, 肯定跟新的X值有关系. 原先的X值, 跟新的Y值有关系. Y = 0的, 都变成了 X = 0的.  横着第一行的, 都变成了竖着第一列的. Y = 1的, 都变成了X = 1的, 横着第二行的, 都变成了竖着第二列的;

原先的X, 小的, 会变大. X大的, 会变小. 0 -> 2, 2 -> 0, 存在逆向关系, 就是说 newY = Max - X


得出结论,

原先的Y值, 会变成新的X值. 

原先横着的最大索引, 减去X, 会变成新的Y

(x, y) -> (y, (Max - x)) 

以上就是在数学的模型下的算法推导.


然后再回归到现实, 循环数组. 有两种方式, 嵌套循环, 或者 一次循环, 这里先说嵌套.

for (int i = 0; i < ary.count; i++) {

    for (int j = 0; j < ary[i].count; j++) {

        print( ary[i][j] );

    }

}

循环里, 分别用了i跟j, i跟j,又是如何对应 上面数学公式里的x和y呢.

第一层循环 i, 实际上是竖着循环的, 所以i 对应 的是y.

第二层循环, 实际上是横着循环的, 所以j对应的是x.

所以ary[i][j] 就相当于 ary[y][x]

那么在ary90中, 新的位置应该是多少呢. 那么就用上述公式

ary90[newY][newX] = ary[y][x]

newX = y;

newY = Max - x

ary90[Max - x][y] = ary[y][x]

Max = ary[y].count - 1


下面在说一下一次循环, 我们拟定确实是二维数组, ary中不会为空, 不会越界.

int H = ary.count;//(行)

int L = ary[0].count;//(列)

for (int i = 0; i < H * L; i++ ){

    int value = ary[i / H][i % L]

}


最后再讲一下, 不用数学公式的方法, 处理这道题


旋转后的第一行

既然, 每行的最后一列, 会变成新的第一行, 那么就循环取出每列的最后一个, 放到新数组的第一行.

每列倒数第二个元素, 会变成新数组的第二行, 就以此类推. 直到每列第一行成为新数组的最后一行为止

Ary *newAry = new Ary

    intH = ary.count;

    intL = ary[0].count;

    for(inti = L -1; i >=0; i--) {

       Ary *tempAry = new Ary

        for(intj =0; j < H; j++) {

            tempAry.add( ary[j][i] );

        }

        newAry.add( tempAry );

    }


按照上述分析过程

旋转180度

 (x, y) -> (xc - x, xc - y)


旋转270度

 (x, y) -> (yc - y, xc - x)

无论怎么旋转, 都是先看中一个数, 再看他去哪个位置. 比如

1 (0, 0) -> (2, 2)

2 (1, 0) -> (2, 1)

3 (2, 0) -> (2, 0)

然后找规律

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