LeetCode(48):旋转图像

Stella981
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题目描述:

给定一个 n × n 的二维矩阵表示一个图像。

将图像顺时针旋转 90 度。

说明:

你必须在原地旋转图像,这意味着你需要直接修改输入的二维矩阵。请不要使用另一个矩阵来旋转图像。

示例 1:

给定 matrix = 
[
  [1,2,3],
  [4,5,6],
  [7,8,9]
],

原地旋转输入矩阵,使其变为:
[
  [7,4,1],
  [8,5,2],
  [9,6,3]
]

示例 2:

给定 matrix =
[
  [ 5, 1, 9,11],
  [ 2, 4, 8,10],
  [13, 3, 6, 7],
  [15,14,12,16]
], 

原地旋转输入矩阵,使其变为:
[
  [15,13, 2, 5],
  [14, 3, 4, 1],
  [12, 6, 8, 9],
  [16, 7,10,11]
]

解题思路:

在计算机图像处理里,旋转图片是很常见的,由于图片的本质是二维数组,所以也就变成了对数组的操作处理,翻转的本质就是某个位置上数移动到另一个位置上,比如用一个简单的例子来分析:

1  2  3       7  4  1 

4  5  6  -->   8  5  2  

7  8  9       9  6  3

对于90度的翻转有很多方法,一步或多步都可以解,我们先来看一种直接的方法,对于当前位置,计算旋转后的新位置,然后再计算下一个新位置,第四个位置又变成当前位置了,所以这个方法每次循环换四个数字,如下所示:

1  2  3                 7  2  1                  7  4  1

4  5  6      -->      4  5  6   -->    8  5  2  

7  8  9                 9  8  3      9  6  3

C++解法一:

 1 class Solution {
 2 public:
 3     void rotate(vector<vector<int> > &matrix) {
 4         int n = matrix.size();
 5         for (int i = 0; i < n / 2; ++i) {
 6             for (int j = i; j < n - 1 - i; ++j) {
 7                 int tmp = matrix[i][j];
 8                 matrix[i][j] = matrix[n - 1 - j][i];
 9                 matrix[n - 1 - j][i] = matrix[n - 1 - i][n - 1 - j];
10                 matrix[n - 1 - i][n - 1 - j] = matrix[j][n - 1 - i];
11                 matrix[j][n - 1 - i] = tmp;
12             }
13         }
14     }
15 };

还有一种解法,首先以从对角线为轴翻转,然后再以x轴中线上下翻转即可得到结果,如下图所示(其中蓝色数字表示翻转轴):

1  2  3       9  6  3       7  4  1

4  5  6  -->   8  5  2   -->     8  5  2  

7  8  9       7  4  1       9  6  3

C++解法二:

 1 class Solution {
 2 public:
 3     void rotate(vector<vector<int> > &matrix) {
 4         int n = matrix.size();
 5         for (int i = 0; i < n - 1; ++i) {
 6             for (int j = 0; j < n - i; ++j) {
 7                 swap(matrix[i][j], matrix[n - 1- j][n - 1 - i]);
 8             }
 9         }
10         for (int i = 0; i < n / 2; ++i) {
11             for (int j = 0; j < n; ++j) {
12                 swap(matrix[i][j], matrix[n - 1 - i][j]);
13             }
14         }
15     }
16 };

最后再来看一种方法,这种方法首先对原数组取其转置矩阵,然后把每行的数字翻转可得到结果,如下所示(其中蓝色数字表示翻转轴):

1  2  3       1  4  7       7  4  1

4  5  6  -->   2  5  8   -->     8  5  2  

7  8  9       3  6  9          9  6  3

C++解法三:

 1 class Solution {
 2 public:
 3     void rotate(vector<vector<int> > &matrix) {
 4         int n = matrix.size();
 5         for (int i = 0; i < n; ++i) {
 6             for (int j = i + 1; j < n; ++j) {
 7                 swap(matrix[i][j], matrix[j][i]);
 8             }
 9             reverse(matrix[i].begin(), matrix[i].end());
10         }
11     }
12 };
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