在 C++ 中旋转矩阵 90 度,不使用任何额外空间


我们得到一个二维数组,它将用于形成矩阵模式。任务是将矩阵逆时针旋转 90 度,使第一行成为第一列,第二行成为第二列,第三行成为第三列,挑战在于我们不必使用任何额外空间。

让我们看看这个各种输入输出场景:

输入

int arr[row_col_size][row_col_size] = { { 5, 1, 4},
   { 9, 16, 12 },
   { 2, 8, 9}}

输出

Rotation of a matrix by 90 degree without using any extra space is:
4 12 9
1 16 8
5 9  2

解释:我们得到一个整数类型的二维数组。现在我们将矩阵顺时针旋转 90 度。

Before rotation-:
{ { 5, 1, 4},
{ 9, 16, 12 },
{ 2, 8, 9}}
After rotation-:
2 12 9
1 16 8
5 9  2

输入

int arr[row_col_size][row_col_size] = { { 2, 1, 9},
   { 11, 6, 32 },
   { 3, 7, 5}}

输出

Rotation of a matrix by 90 degree in clockwise direction without using any extra space is:
9 32 5
1 6  7
2 7  3

解释:我们得到一个整数类型的二维数组。现在我们将矩阵顺时针旋转 90 度。

Before rotation-:
{ { 2, 1, 9},
{ 11, 6, 32 },
{ 3, 7, 5}}
After rotation-:
9 32 5
1 6  7
2 7  3

下面程序中使用的方法如下:

1. 朴素方法

  • 输入一个将被视为具有 row_col_size 行列的矩阵的二维整数数组。

  • 将数据传递给函数 Rotate_ClockWise(arr)。

  • 在函数 Rotate_ClockWise(arr) 内部:

    • 从 i = 0 开始循环,直到 i 小于 row_col_size/2。

    • 在循环内,从 j = 0 开始另一个循环,直到 j 小于 row_col_size - i - 1。

    • 在循环内,设置 ptr 为 arr[i][j],arr[i][j] 为 arr[row_col_size - 1 - j][i],arr[row_col_size - 1 - j][i] 为 arr[row_col_size - 1 - i][row_col_size - 1 - j],arr[row_col_size - 1 - i][row_col_size - 1 - j] 为 arr[j][row_col_size - 1 - i],arr[j][row_col_size - 1 - i] 为 ptr。

  • 从 i = 0 开始循环,直到 i 小于 row_col_size。在循环内,从 j = 0 开始另一个循环,直到 j 小于 row_col_size;j++ 并打印 arr[i][j]。

2. 高效方法

  • 输入一个将被视为具有 row_col_size 行列的矩阵的二维整数数组。

  • 将数据传递给函数 Rotate_ClockWise(arr)。

  • 在函数 Rotate_ClockWise(arr) 内部:

    • 从 i = 0 开始循环,直到 i 小于 row_col_size。

    • 在循环内,从 j = 0 开始另一个循环,直到 j 小于 row_col_size - i。

    • 在循环内,设置 ptr 为 arr[i][j],arr[i][j] 为 arr[row_col_size - 1 - j]arr[row_col_size - 1 - i],[row_col_size - 1 - j] 为 arr[j][row_col_size - 1 - i] 为 ptr。

    • 从 i = 0 开始循环,直到 i 小于 row_col_size / 2。在循环内,从 j = 0 开始另一个循环,直到 j 小于 row_col_size。在循环内,设置 ptr 为 arr[i][j],arr[i][j] 为 arr[row_col_size - 1 - i][j],arr[row_col_size - 1 - i][j] 为 ptr。

  • 从 i = 0 开始循环,直到 i 小于 row_col_size。在循环内,从 j = 0 开始另一个循环,直到 j 小于 row_col_size;j++ 并打印 arr[i][j]。

朴素方法

示例

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define row_col_size 3
void Rotate_ClockWise(int arr[row_col_size][row_col_size]){
   for(int i = 0; i < row_col_size / 2; i++){
      for(int j = i; j < row_col_size - i - 1; j++){
         int ptr = arr[i][j];
         arr[i][j] = arr[row_col_size - 1 - j][i];
         arr[row_col_size - 1 - j][i] = arr[row_col_size - 1 - i][row_col_size - 1 - j];
         arr[row_col_size - 1 - i][row_col_size - 1 - j] = arr[j][row_col_size - 1 - i];
         arr[j][row_col_size - 1 - i] = ptr;
      }
   }
}
int main(){
   int arr[row_col_size][row_col_size] = { { 5, 1, 4},{ 9, 16, 12 },{ 2, 8, 9}};
   Rotate_ClockWise(arr);
   cout<<"Rotation of a matrix by 90 degree in clockwise direction without using any extra space is: \n";
   for(int i = 0; i < row_col_size; i++){
      for(int j = 0; j < row_col_size; j++){
         cout << arr[i][j] << " ";
      }
      cout << '\n';
   }
   return 0;
}

输出

如果我们运行上面的代码,它将生成以下输出:

Rotation of a matrix by 90 degree in clockwise direction without using any extra space is:
2 9  5
8 16 1
9 12 4

高效方法

示例

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define row_col_size 3
void Rotate_ClockWise(int arr[row_col_size][row_col_size]){
   for(int i = 0; i < row_col_size; i++){
      for(int j = 0; j < row_col_size - i; j++){
         int ptr = arr[i][j];
         arr[i][j] = arr[row_col_size - 1 - j][row_col_size - 1 - i];
         arr[row_col_size - 1 - j][row_col_size - 1 - i] = ptr;
      }
   }
   for(int i = 0; i < row_col_size / 2; i++){
      for(int j = 0; j < row_col_size; j++){
         int ptr = arr[i][j];
         arr[i][j] = arr[row_col_size - 1 - i][j];
         arr[row_col_size - 1 - i][j] = ptr;
      }
   }
}
int main(){
   int arr[row_col_size][row_col_size] = { { 5, 1, 4},{ 9, 16, 12 },{ 2, 8, 9}};
   Rotate_ClockWise(arr);
   cout<<"Rotation of a matrix by 90 degree in clockwise direction without using any extra space is: \n";
   for(int i = 0; i < row_col_size; i++){
      for(int j = 0; j < row_col_size; j++){
         cout << arr[i][j] << " ";
      }
      cout << '\n';
   }
   return 0;
}

输出

如果我们运行上面的代码,它将生成以下输出:

Rotation of a matrix by 90 degree in clockwise direction without using any extra space is:
2 9  5
8 16 1
9 12 4

更新于:2021-11-03

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