圆形打印机 Hackerrank 解决方案 —— Go编程语言

hackerrank 中的圆形打印机问题，要求按照旋转的顺序输出一个矩阵。这个问题可以通过改变矩阵中的循环来实现。本文将介绍如何使用 Go 编写一个解决方案。

问题描述

给定一个 m 行 n 列的矩阵 matrix ，按照顺时针旋转顺序，返回矩阵的所有元素。

具体问题描述可以在 hackerrank 上查看: https://www.hackerrank.com/challenges/matrix-rotation-algo/problem

解决方案

解决该问题的主要思路是通过旋转矩阵实现。我们可以将矩阵的四条边依次旋转，每次旋转都按照从左到右，从上到下的顺序扫描边界上的元素，并将它们依次向外移动几个位置。

在每次扫描时，我们需要记录当前元素的坐标、需要移动到的新位置、边界的起始点和终止点等信息。在移动元素过程中，需要保证下一个元素的变化是已知的，这个可以通过提前将下一个需要移动的元素的坐标计算出来来实现。

代码如下：

func matrixRotation(matrix [][]int32, r int32) {
    // 获取矩阵的边框范围
    m, n := len(matrix), len(matrix[0])
    top, bottom, left, right := 0, m-1, 0, n-1

    // 表示当前方向和已经移动的距离（也就是旋转半径）
    direction, distance := 0, 0

    // 存放边界的信息
    borders := make([][]int, 4)
    borders[0] = []int{top, left, right}   // 上边界
    borders[1] = []int{right, top, bottom} // 右边界
    borders[2] = []int{bottom, left, right}// 下边界
    borders[3] = []int{left, top, bottom}  // 左边界

    // 循环旋转，直到旋转半径达到 r
    for distance < int(r) {
        startRow, startCol, endCol := borders[direction][0], borders[direction][1], borders[direction][2]

        // 记录第一个元素的值和坐标
        prevVal := matrix[startRow][startCol]
        prevRow, prevCol := startRow, startCol

        // 循环将矩阵边界上的元素向外移动一位
        for i := startCol + 1; i <= endCol; i++ {
            // 计算当前元素的坐标和要替换的位置
            row, col := prevRow, i
            newRow, newCol := getNewIndex(row, col, top+distance, bottom-distance, left+distance, right-distance)

            // 移动元素，并更新记录
            temp := matrix[newRow][newCol]
            matrix[newRow][newCol] = prevVal
            prevVal = temp
            prevRow, prevCol = newRow, newCol
        }

        // 将当前方向角度增加 90 度，并更新边界信息
        direction = (direction + 1) % 4
        borders[direction][0]++
        distance = min(getDistance(borders[direction][0], borders[direction][1], borders[direction][2], borders[(direction+2)%4][0]), int(r))

    }
}

// 获取元素新位置的坐标
func getNewIndex(row, col, top, bottom, left, right int) (int, int) {
    if row == top && col != right {
        return row, col + 1
    }
    if col == right && row != bottom {
        return row + 1, col
    }
    if row == bottom && col != left {
        return row, col - 1
    }
    if col == left && row != top {
        return row - 1, col
    }
    return row, col
}

// 获取点 (row, col) 到边界 top, left, right, bottom 的最小距离
func getDistance(row, col, left, right, top, bottom int) int {
    return min(row-top, min(bottom-row, min(col-left, right-col)))
}

// 返回两个数的最小值
func min(x, y int) int {
    if x < y {
        return x
    }
    return y
}

总结

本文介绍了如何使用 Go 编写圆形打印机问题的解决方案。通过将矩阵的四个边界依次旋转，并在每次旋转中按照一定顺序扫描边界上的元素来实现了问题的解决。