Как вы вращаете двумерный массив?

Question

Вдохновленный Пост Раймонда Чена , скажем, у вас есть двумерный массив 4x4, напишите функцию, которая поворачивает его на 90 градусов. Раймонд ссылается на решение в псевдокоде, но я хотел бы увидеть некоторые реальные вещи.

[1][2][3][4]
[5][6][7][8]
[9][0][1][2]
[3][4][5][6]

становится:

[3][9][5][1]
[4][0][6][2]
[5][1][7][3]
[6][2][8][4]

Обновление : ответ Ника самый простой, но есть ли способ сделать это лучше, чем n ^ 2? Что, если матрица была 10000x10000?

Answer 1

Вот версия Java:

public static void rightRotate(int[][] matrix, int n) {
    for (int layer = 0; layer < n / 2; layer++) {
        int first = layer;
        int last = n - 1 - first;
        for (int i = first; i < last; i++) {
           int offset = i - first;
           int temp = matrix[first][i];
           matrix[first][i] = matrix[last-offset][first];
           matrix[last-offset][first] = matrix[last][last-offset];
           matrix[last][last-offset] = matrix[i][last];
           matrix[i][last] = temp;
        }
    }
}

метод сначала вращает самый верхний слой, затем последовательно перемещается к внутреннему слою.

Answer 2

Это моя реализация, в C, O (1) сложность памяти, поворот на месте, на 90 градусов по часовой стрелке:

#include <stdio.h>

#define M_SIZE 5

static void initMatrix();
static void printMatrix();
static void rotateMatrix();

static int m[M_SIZE][M_SIZE];

int main(void){
    initMatrix();
    printMatrix();
    rotateMatrix();
    printMatrix();

    return 0;
}

static void initMatrix(){
    int i, j;

    for(i = 0; i < M_SIZE; i++){
        for(j = 0; j < M_SIZE; j++){
            m[i][j] = M_SIZE*i + j + 1;
        }
    }
}

static void printMatrix(){
    int i, j;

    printf("Matrix\n");
    for(i = 0; i < M_SIZE; i++){
        for(j = 0; j < M_SIZE; j++){
            printf("%02d ", m[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("\n");
}

static void rotateMatrix(){
    int r, c;

    for(r = 0; r < M_SIZE/2; r++){
        for(c = r; c < M_SIZE - r - 1; c++){
            int tmp = m[r][c];

            m[r][c] = m[M_SIZE - c - 1][r];
            m[M_SIZE - c - 1][r] = m[M_SIZE - r - 1][M_SIZE - c - 1];
            m[M_SIZE - r - 1][M_SIZE - c - 1] = m[c][M_SIZE - r - 1];
            m[c][M_SIZE - r - 1] = tmp;
        }
    }
}

Answer 3

С линейной точки зрения рассмотрим матрицы:

    1 2 3        0 0 1
A = 4 5 6    B = 0 1 0
    7 8 9        1 0 0

Теперь возьмите транспонирование

     1 4 7
A' = 2 5 8
     3 6 9

И рассмотрим действие А на В или В на А.
Соответственно:

      7 4 1          3 6 9
A'B = 8 5 2    BA' = 2 5 8
      9 6 3          1 4 7

Это расширяется для любой матрицы n x n. И быстро применить эту концепцию в коде:

void swapInSpace(int** mat, int r1, int c1, int r2, int c2)
{
    mat[r1][c1] ^= mat[r2][c2];
    mat[r2][c2] ^= mat[r1][c1];
    mat[r1][c1] ^= mat[r2][c2];
}

void transpose(int** mat, int size)
{
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        for (int j = (i + 1); j < size; j++)
        {
            swapInSpace(mat, i, j, j, i);
        }
    }
}

void rotate(int** mat, int size)
{
    //Get transpose
    transpose(mat, size);

    //Swap columns
    for (int i = 0; i < size / 2; i++)
    {
        for (int j = 0; j < size; j++)
        {
            swapInSpace(mat, i, j, size - (i + 1), j);
        }
    }
}

Answer 4

short normal[4][4] = {{8,4,7,5},{3,4,5,7},{9,5,5,6},{3,3,3,3}};

short rotated[4][4];

for (int r = 0; r < 4; ++r)
{
  for (int c = 0; c < 4; ++c)
  {
    rotated[r][c] = normal[c][3-r];
  }
}

Простой метод C ++, хотя в большом массиве будет большой объем памяти.

Answer 5

вот моя реализация на месте в C

void rotateRight(int matrix[][SIZE], int length) {

    int layer = 0;

    for (int layer = 0; layer < length / 2; ++layer) {

        int first = layer;
        int last = length - 1 - layer;

        for (int i = first; i < last; ++i) {

            int topline = matrix[first][i];
            int rightcol = matrix[i][last];
            int bottomline = matrix[last][length - layer - 1 - i];
            int leftcol = matrix[length - layer - 1 - i][first];

            matrix[first][i] = leftcol;
            matrix[i][last] = topline;
            matrix[last][length - layer - 1 - i] = rightcol;
            matrix[length - layer - 1 - i][first] = bottomline;
        }
    }
}

Answer 6

private static int[][] rotate(int[][] matrix, int n) {
    int[][] rotated = new int[n][n];
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            rotated[i][j] = matrix[n-j-1][i];
        }
    }
    return rotated;
}

Answer 7

Вот моя попытка поворота матрицы на 90 градусов, которая является двухэтапным решением в C. Сначала переставьте матрицу на месте, а затем поменяйте местами столбцы.

#define ROWS        5
#define COLS        5

void print_matrix_b(int B[][COLS], int rows, int cols) 
{
    for (int i = 0; i <= rows; i++) {
        for (int j = 0; j <=cols; j++) {
            printf("%d ", B[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

void swap_columns(int B[][COLS], int l, int r, int rows)
{
    int tmp;
    for (int i = 0; i <= rows; i++) {
        tmp = B[i][l];
        B[i][l] = B[i][r];
        B[i][r] = tmp;
    }
}


void matrix_2d_rotation(int B[][COLS], int rows, int cols)
{
    int tmp;
    // Transpose the matrix first
    for (int i = 0; i <= rows; i++) {
        for (int j = i; j <=cols; j++) {
            tmp = B[i][j];
            B[i][j] = B[j][i];
            B[j][i] = tmp;
        }
    }
    // Swap the first and last col and continue until
    // the middle.
    for (int i = 0; i < (cols / 2); i++)
        swap_columns(B, i, cols - i, rows);
}



int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int B[ROWS][COLS] = { 
                  {1, 2, 3, 4, 5}, 
                      {6, 7, 8, 9, 10},
                          {11, 12, 13, 14, 15},
                          {16, 17, 18, 19, 20},
                          {21, 22, 23, 24, 25}
                        };

    matrix_2d_rotation(B, ROWS - 1, COLS - 1);

    print_matrix_b(B, ROWS - 1, COLS -1);
    return 0;
}

Answer 8

C-код для поворота матрицы на 90 градусов по часовой стрелке НА МЕСТЕ для любой матрицы M * N

void rotateInPlace(int * arr[size][size], int row, int column){
    int i, j;
    int temp = row>column?row:column;
    int flipTill = row < column ? row : column;
    for(i=0;i<flipTill;i++){
        for(j=0;j<i;j++){
            swapArrayElements(arr, i, j);
        }
    }

    temp = j+1;

    for(i = row>column?i:0; i<row; i++){
            for(j=row<column?temp:0; j<column; j++){
                swapArrayElements(arr, i, j);
            }
    }

    for(i=0;i<column;i++){
        for(j=0;j<row/2;j++){
            temp = arr[i][j];
            arr[i][j] = arr[i][row-j-1];
            arr[i][row-j-1] = temp;
        }
    }
}

Answer 9

# transpose является стандартным методом класса Array Ruby, таким образом:

% irb
irb(main):001:0> m = [[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 0, 1, 2], [3, 4, 5, 6]]
=> [[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 0, 1, 2], [3, 4, 5, 6]] 
irb(main):002:0> m.reverse.transpose
=> [[3, 9, 5, 1], [4, 0, 6, 2], [5, 1, 7, 3], [6, 2, 8, 4]]

Реализация - это функция транспонирования n ^ 2, написанная на C. Вы можете увидеть это здесь: http://www.ruby -doc.org / ядро-1.9.3 / Array.html # метод-я-транспонированная выбрав «click to to источник» рядом с «transpose».

Я помню лучше, чем O (n ^ 2) решений, но только для специально построенных матриц (таких как разреженные матрицы)

Answer 10

For i:= 0 to X do For j := 0 to X do graphic[j][i] := graphic2[X-i][j]

X - размер массива, в котором находится рисунок.