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螺旋矩阵

理解题目:

给定一个 m x n 的矩阵,要求以顺时针螺旋顺序返回矩阵中的所有元素。

代码实现:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class SpiralMatrix {
    // 螺旋矩阵
    public List<Integer> spiralOrder(int[][] matrix) {
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        if (matrix == null || matrix.length == 0 || matrix[0].length == 0) {
            return result;
        }

        int m = matrix.length;
        int n = matrix[0].length;

        int top = 0, bottom = m - 1, left = 0, right = n - 1;

        while (top <= bottom && left <= right) {
            // 从左到右
            for (int j = left; j <= right; j++) {
                result.add(matrix[top][j]);
            }
            top++;

            // 从上到下
            for (int i = top; i <= bottom; i++) {
                result.add(matrix[i][right]);
            }
            right--;

            // 从右到左(确保上下边界没有交叉)
            if (top <= bottom) {
                for (int j = right; j >= left; j--) {
                    result.add(matrix[bottom][j]);
                }
                bottom--;
            }

            // 从下到上(确保左右边界没有交叉)
            if (left <= right) {
                for (int i = bottom; i >= top; i--) {
                    result.add(matrix[i][left]);
                }
                left++;
            }
        }

        return result;
    }
}

步骤解释:

  1. 使用四个变量 topbottomleftright 分别表示当前螺旋顺序的四个边界。

  2. 按照顺时针的顺序遍历矩阵:

  3. 从左到右遍历顶部边界,并将元素加入结果列表。
  4. 顶部边界向下移动一行,更新 top
  5. 从上到下遍历右侧边界,并将元素加入结果列表。
  6. 右侧边界向左移动一列,更新 right
  7. 确保上下边界没有交叉,然后从右到左遍历底部边界,并将元素加入结果列表。
  8. 底部边界向上移动一行,更新 bottom
  9. 确保左右边界没有交叉,然后从下到上遍历左侧边界,并将元素加入结果列表。
  10. 左侧边界向右移动一列,更新 left

  11. 重复以上步骤,直到遍历完整个矩阵。

时间复杂度: 遍历矩阵中的每个元素,时间复杂度为 O(mn)

空间复杂度: 除了结果列表外,没有使用额外的数据结构,空间复杂度为 O(1)