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解题思路:

根据题目示例 matrix = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]] 的对应输出 [1,2,3,6,9,8,7,4,5] 可以发现,顺时针打印矩阵的顺序是 “从左向右、从上向下、从右向左、从下向上” 循环。

因此,考虑设定矩阵的 “左、上、右、下” 四个边界,模拟以上矩阵遍历顺序。

Picture1.png

算法流程:

  1. 空值处理:matrix 为空时,直接返回空列表 [] 即可。
  2. 初始化: 矩阵 左、右、上、下 四个边界 l , r , t , b ,用于打印的结果列表 res
  3. 循环打印: “从左向右、从上向下、从右向左、从下向上” 四个方向循环打印;
    1. 根据边界打印,即将元素按顺序添加至列表 res 尾部;
    2. 边界向内收缩 1 (代表已被打印);
    3. 判断边界是否相遇(是否打印完毕),若打印完毕则跳出。
  4. 返回值: 返回 res 即可。
打印方向1. 根据边界打印2. 边界向内收缩3. 是否打印完毕
从左向右左边界l ,右边界 r上边界 t 加 $1$是否 t > b
从上向下上边界 t ,下边界b右边界 r 减 $1$是否 l > r
从右向左右边界 r ,左边界l下边界 b 减 $1$是否 t > b
从下向上下边界 b ,上边界t左边界 l 加 $1$是否 l > r

复杂度分析:

  • 时间复杂度 $O(MN)$ : $M, N$ 分别为矩阵行数和列数。
  • 空间复杂度 $O(1)$ : 四个边界 l , r , t , b 使用常数大小的额外空间。

<Picture2.png,Picture3.png,Picture4.png,Picture5.png,Picture6.png,Picture7.png>

代码:

Java/C++ 代码利用了 ++ 操作的便利性,详情可见 ++i 和 i++ 的区别

  • res[x++] 等价于先给 res[x] 赋值,再给 x 自增 $1$ ;
  • ++t > b 等价于先给 t 自增 $1$ ,再判断 t > b 逻辑表达式。

TIPS: 请注意区分数字 1 和变量 l

Python
class Solution:
    def spiralOrder(self, matrix:[[int]]) -> [int]:
        if not matrix: return []
        l, r, t, b, res = 0, len(matrix[0]) - 1, 0, len(matrix) - 1, []
        while True:
            for i in range(l, r + 1): res.append(matrix[t][i]) # left to right
            t += 1
            if t > b: break
            for i in range(t, b + 1): res.append(matrix[i][r]) # top to bottom
            r -= 1
            if l > r: break
            for i in range(r, l - 1, -1): res.append(matrix[b][i]) # right to left
            b -= 1
            if t > b: break
            for i in range(b, t - 1, -1): res.append(matrix[i][l]) # bottom to top
            l += 1
            if l > r: break
        return res
Java
class Solution {
    public int[] spiralOrder(int[][] matrix) {
        if(matrix.length == 0) return new int[0];
        int l = 0, r = matrix[0].length - 1, t = 0, b = matrix.length - 1, x = 0;
        int[] res = new int[(r + 1) * (b + 1)];
        while(true) {
            for(int i = l; i <= r; i++) res[x++] = matrix[t][i]; // left to right
            if(++t > b) break;
            for(int i = t; i <= b; i++) res[x++] = matrix[i][r]; // top to bottom
            if(l > --r) break;
            for(int i = r; i >= l; i--) res[x++] = matrix[b][i]; // right to left
            if(t > --b) break;
            for(int i = b; i >= t; i--) res[x++] = matrix[i][l]; // bottom to top
            if(++l > r) break;
        }
        return res;
    }
}
C++
class Solution {
public:
    vector<int> spiralOrder(vector<vector<int>>& matrix)
    {
        if (matrix.empty()) return {};
        int l = 0, r = matrix[0].size() - 1, t = 0, b = matrix.size() - 1;
        vector<int> res;
        while(true)
        {
            for (int i = l; i <= r; i++) res.push_back(matrix[t][i]); // left to right
            if (++t > b) break;
            for (int i = t; i <= b; i++) res.push_back(matrix[i][r]); // top to bottom
            if (l > --r) break;
            for (int i = r; i >= l; i--) res.push_back(matrix[b][i]); // right to left
            if (t > --b) break;
            for (int i = b; i >= t; i--) res.push_back(matrix[i][l]); // bottom to top
            if (++l > r) break;
        }
        return res;
    }
};

MIT License.