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写在前面

螺旋矩阵系列, 严格来说不算双指针, 但是其中蕴含的思想很像双指针. (应该叫四指针)

1. 54. 螺旋矩阵 - 力扣（LeetCode）;(需要四个指针分别在需要转弯的时候移动)
2. 59. 螺旋矩阵 II - 力扣（LeetCode）;(跟上面的题异曲同工)
3. 885. 螺旋矩阵 III - 力扣（LeetCode）;(不需要考虑边界直接模拟, 注意这个题是从内往外转, 需要定义方向数组)
4. 2326. 螺旋矩阵 IV - 力扣（LeetCode）;(同基本的螺旋矩阵, 加上链表向后遍历的基本操作即可)

螺旋矩阵I

只能说, 用Python不讲武德:

def spiralOrder(self, matrix: List[List[int]]) -> List[int]:res = []while matrix:# 削头（第一层）res += matrix.pop(0)# 将剩下的逆时针转九十度，等待下次被削matrix = list(zip(*matrix))[::-1]return res

C++的写法很简练, 思路直接在代码中体现出来了. 四个变量逐次更新.

class Solution {
public:vector spiralOrder(vector>& matrix) {int m = matrix.size(), n = matrix[0].size(), SIZE = m * n;int l{}, r{n - 1}, t{}, b{m - 1}, i{}, x{}, y{};vector ans(SIZE);while (i < SIZE) {while (y <= r && i < SIZE) ans[i++] = matrix[t][y++];++t, x = t;while (x <= b && i < SIZE) ans[i++] = matrix[x++][r];--r, y = r;while (y >= l && i < SIZE) ans[i++] = matrix[b][y--];--b, x = b;while (x >= t && i < SIZE) ans[i++] = matrix[x--][l];++l, y = l;}return ans;}
};
// 用for循环也一样: 可能看起来简练一些
class Solution {
public:vector spiralOrder(vector>& matrix) {int m = matrix.size(), n = matrix[0].size(), SIZE = m * n;int l{}, r{n - 1}, t{}, b{m - 1}, i{}, x{}, y{};vector ans(SIZE);while (i < SIZE) {for (y = l; y <= r && i < SIZE; ++y) ans[i++] = matrix[t][y];++t;for (x = t; x <= b && i < SIZE; ++x) ans[i++] = matrix[x][r];--r;for (y = r; y >= l && i < SIZE; --y) ans[i++] = matrix[b][y];--b;for (x = b; x >= t && i < SIZE; --x) ans[i++] = matrix[x][l];++l;}return ans;}
};

或者用一种定义方向数组的写法, 算是一种模板了.

class Solution {
public:vector spiralOrder(vector>& matrix) {int m = matrix.size(), n = matrix[0].size(), SIZE = m * n;// 方向: 右下左上int dirs[4][2] {{0, 1}, {1, 0}, {0, -1}, {-1, 0}};int k{}, r{}, c{}, d{}, i{}, j{};vector ans(SIZE);while (k < SIZE) {ans[k++] = matrix[i][j];matrix[i][j] = 101; // 标记遍历过r = i + dirs[d][0], c = j + dirs[d][1];// 换向            if (r < 0 || r >= m || c < 0 || c >= n || matrix[r][c] == 101)d = (d + 1) % 4, r = i + dirs[d][0], c = j + dirs[d][1];i = r, j = c;}return ans;}
};

螺旋矩阵II

第一题代码改改还能用:

class Solution {
public:vector> generateMatrix(int n) {int SIZE = n * n;int l{}, r{n - 1}, t{}, b{n - 1}, i{1}, x{}, y{};vector> ans(n, vector(n));while (i <= SIZE) {for (y = l; y <= r; ++y) ans[t][y] = i++;++t;for (x = t; x <= b; ++x) ans[x][r] = i++;--r;for (y = r; y >= l; --y) ans[b][y] = i++;--b;for (x = b; x >= t; --x) ans[x][l] = i++;++l;}return ans;}
};

定义方向数组的方法: (不容易想, 但是代码相对简洁)

class Solution {
public:vector> generateMatrix(int n) {int SIZE = n * n, k{1};// 方向: 右下左上int dirs[4][2]{{0, 1}, {1, 0}, {0, -1}, {-1, 0}};int r{}, c{}, d{}, i{}, j{};vector> ans(n, vector(n));while (k <= SIZE) {ans[i][j] = k++;r = i + dirs[d][0], c = j + dirs[d][1];// 换向if (r < 0 || r >= n || c < 0 || c >= n || ans[r][c])d = (d + 1) % 4, r = i + dirs[d][0], c = j + dirs[d][1];i = r, j = c;}return ans;}
};

螺旋矩阵III

这个题和1,2,4不太一样, 原因在于旋转是由内而外的了, 这就要考虑一下边界情况了.

用定义四个方向数组的方法套模板就可以.

class Solution {
public:vector> spiralMatrixIII(int rows, int cols, int rStart,int cStart) {int dirs[4][2]{{0, 1}, {1, 0}, {0, -1}, {-1, 0}}; // 顺时针, 右下左上int SIZE = rows * cols, i{1}, steps{}, r{rStart}, c{cStart},d{};vector> ans(rows * cols);ans[0] = {r, c};while (i < SIZE) {++steps;// 每旋转两个方向, 就要增加一次单向距离for (int p{}; p < 2; ++p) {for (int j{}; j < steps; ++j) {auto& [rx, cx] = dirs[d]; // C++17r += rx, c += cx;if (r >= 0 && r < rows && c >= 0 && c < cols)ans[i++] = {r, c};}d = (d + 1) % 4;}}return ans;}
};

螺旋矩阵IV

熟悉一下链表的遍历, 这道题就会了. 直接用第一题代码.

class Solution {
public:vector> spiralMatrix(int m, int n, ListNode* head) {vector> ans(m, vector(n, -1));int t{}, l{}, r{n - 1}, b{m - 1}, i{}, j{};while (head) {for (j = l; j <= r && head; ++j, head = head->next)ans[t][j] = head->val;++t;for (i = t; i <= b && head; ++i, head = head->next)ans[i][r] = head->val;--r;for (j = r; j >= l && head; --j, head = head->next)ans[b][j] = head->val;--b;for (i = b; i >= t && head; --i, head = head->next)ans[i][l] = head->val;++l;}return ans;}
};

方向数组版:

class Solution {
public:vector> spiralMatrix(int m, int n, ListNode* head) {// 方向: 右下左上int dirs[4][2]{{0, 1}, {1, 0}, {0, -1}, {-1, 0}};int r{}, c{}, d{}, i{}, j{};vector> ans(m, vector(n, -1));while (head) {ans[i][j] = head->val, head = head->next;r = i + dirs[d][0], c = j + dirs[d][1];// 换向if (r < 0 || r >= m || c < 0 || c >= n || ans[r][c] != -1)d = (d + 1) % 4, r = i + dirs[d][0], c = j + dirs[d][1];i = r, j = c;}return ans;}
};

通用方法

可以看出熟悉套路之后I,II,IV都可以迎刃而解, 但是III需要考虑的多一些,

class Solution {
public:vector> spiralMatrix(int m, int n, ListNode* head) {// 方向数组: 右下左上int dirs[4][2]{{0, 1}, {1, 0}, {0, -1}, {-1, 0}};// 循环变量int r{}, c{}, d{}, i{}, j{};// 初始化结果数组vector ans(m * n);while (/* 满足循环条件 */) {// 更新结果ans[i][j] = kr = i + dirs[d][0], c = j + dirs[d][1];if (r < 0 || r >= m || c < 0 || c >= n || /* 元素被遍历过? */)// 换方向, 更新步d = (d + 1) % 4, r = i + dirs[d][0], c = j + dirs[d][1];// 更新索引i = r, j = c;}return ans;}
};