力扣48题:旋转图像

题目说明

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

例1

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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]
]

例2

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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]
]

笔者理解

此题是一道比较经典的二维数组题,在力扣题库中被定义为中等题,说明还是需要一定的思考的。

二维数组顺时针翻转90度,此时无法借助另一个二维数组,所以无法通过简单的替换来实现,笔者思考这个问题也思考了好一会,然后翻阅此题评论的时候发现一种奇特的方法来实现顺时针旋转,在这里与各位分享一下。

[1,2,3], 上下 [7,8,9], 对角 [7,4,1]
[4,5,6], ==> [4,5,6], ==> [8,5,2]
[7,8,9]. 翻转 [1,2,3] 交换 [9,6,3]

[1,2,3], 顺时针 [7,4,1],
[4,5,6], ===> [8,5,2],
[7,8,9]. 旋转90 [9,6,3],

先对二维数组进行上下翻转,即将第i行元素和n-1-i行元素进行置换

再对二维数组进行主对角线交换,即将第i行第j列的元素与第j行第i列的元素进行交换

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public void rotate(int[][] matrix) {
int temp = 0;
int size = matrix.length;
for(int i=0;i<size/2;i++){
for(int j=0;j<size;j++){
//首先将二维数组进行上下替换
temp = matrix[i][j];
matrix[i][j] = matrix[size-1 -i][j];
matrix[size-1 -i][j] = temp;
}
}
for(int i=0;i<size;i++){
for(int j=i;j<size;j++){
//再将数组进行对角替换
temp = matrix[i][j];
matrix[i][j] = matrix[j][i];
matrix[j][i] = temp;
}
}
//实现二维数组顺时针旋转九十度
}

此种解法不仅适用于顺时针旋转,且可以用于逆时针旋转,只需将第二步的主对角线交换换成次对角线即可

对角线演示.png

解法复杂度

时间复杂度:O(N^2)*,其中 *Nmatrix 的边长。对于每一次翻转(上下翻转)操作,我们都需要枚举矩阵中一半的元素。

空间复杂度:O(1),为原地翻转得到的原地旋转。

总结

本题是今天力扣的每日一题,感兴趣的朋友都可以去尝试一下,此题还有其他更多的解法,朋友们可以自己逐一尝试。