Java实现的按照顺时针或逆时针方向输出一个数字矩阵功能示例

 更新时间:2018年01月10日 12:15:17   转载 作者:捏造的信仰  
这篇文章主要介绍了Java实现的按照顺时针或逆时针方向输出一个数字矩阵功能,涉及java基于数组遍历、运算的矩阵操作技巧,需要的朋友可以参考下

本文实例讲述了Java实现的按照顺时针或逆时针方向输出一个数字矩阵功能。分享给大家供大家参考,具体如下:

题目:按照指定的长宽和输出方向,从外向内打印一个从 1 开始的数字矩阵,矩阵的开始位置在左上角。如下图

代码及注释如下:

public class NumberMatrix {
  public static void main(String[] args) {
    int width = 25;
    int height = 12;
    boolean clockwise = false;
    System.out.println("脚本之家测试结果:");
    outputMatrix(width, height, clockwise);
  }
  /**
   * 按照指定的长宽和输出方向,从外向内打印一个从 1 开始的数字矩阵,矩阵的开始位置在左上角。
   *
   * @param width   矩阵宽度
   * @param height  矩阵高度
   * @param clockwise 是否是顺时针方向
   */
  private static void outputMatrix(int width, int height, boolean clockwise) {
    // 首先判断最大数字的位数,以决定输出如何对齐
    int numLength = (int) Math.log10(width * height) + 1;
    // 决定输出的格式(最大位数 + 1个空格)
    String format = "%" + (numLength + 1) + "d";
    // 定义要输出的二维数组,注意维度是从高到低的
    // 此时 matrix 中所有元素的值都是 0
    int[][] matrix = new int[height][width];
    // 定义一个位置指针和一个计数器,位置指针进行移动,而计数器负责递增,递增后的数字
    // 被填充进矩阵,当 width * height 个数字填充完毕,这个矩阵就完成了。
    // 注意这里位置指针的第一个元素对应 matrix 的第一个维度 y,第二个元素对应第二个维度 x。
    int[] pointer = {0, 0};
    int counter = 1;
    // 定义当前移动的方向:1、2、3、4 分别表示上、右、下、左。
    // 顺时针的起始方向为右,逆时针的起始方向为下。
    int direction = clockwise ? 2 : 3;
    // 开始循环填充,每个填充分为三步
    for (int i = 1, max = width * height; i <= max; i++) {
      // 1. 填充内容
      int y = pointer[0];
      int x = pointer[1];
      matrix[y][x] = counter;
      // 2. 计数器自增
      counter += 1;
      // 3. 移动到下一个位置,因为这地方比较复杂,所以开个方法实现
      direction = move(matrix, width, height, pointer, direction, clockwise);
    }
    // 矩阵填充完毕,按照正常的方式循环输出即可
    for (int y = 0; y < height; y++) {
      for (int x = 0; x < width; x++) {
        System.out.printf(format, matrix[y][x]);
      }
      System.out.println(); // 完成一行后输出换行
    }
  }
  /**
   * 在矩阵中移动
   *
   * @param matrix  矩阵,用于判断前进方向的下一个位置是否已经填充了数字,如果是则转向
   * @param width   矩阵的宽
   * @param height  矩阵的高
   * @param pointer  指针的当前位置。调用本方法后里面的值会改变,除非方法返回 0
   * @param direction 指针当前移动的方向
   * @param clockwise 是否是要按顺时针方向转向
   *
   * @return 移动后的新方向(与原来的方向可能相同也可能不同)。如果无法再继续移动,则返回 0
   */
  private static int move(int[][] matrix, int width, int height, int[] pointer, int direction, boolean clockwise) {
    // 先尝试按照原来的方向移动到 newPointer
    int[] newPointer = moveDirectly(pointer, direction);
    // 检查 newPointer 是否合法,如果合法则将其赋值给 pointer 并保持原来的方向,方法完成
    if (isValid(newPointer, matrix, width, height)) {
      System.arraycopy(newPointer, 0, pointer, 0, 2);
      return direction;
    }
    // 进行转向,重新从 pointer 朝新的方向移动
    direction = turn(direction, clockwise);
    newPointer = moveDirectly(pointer, direction);
    // 检查 newPointer 是否合法(同前面一样)
    if (isValid(newPointer, matrix, width, height)) {
      System.arraycopy(newPointer, 0, pointer, 0, 2);
      return direction;
    }
    // 既无法前进也无法转向,那么无法继续移动。
    return 0;
  }
  // 判断矩阵中指定的位置是否可以填充
  private static boolean isValid(int[] newPointer, int[][] matrix, int width, int height) {
    // 位置不能超出矩阵范围
    if (newPointer[0] >= height
        || newPointer[0] < 0
        || newPointer[1] >= width
        || newPointer[1] < 0) {
      return false;
    }
    // 位置的内容应该为空
    if (matrix[newPointer[0]][newPointer[1]] != 0) {
      return false;
    }
    return true;
  }
  // 转向。根据我们对 direction 的定义,顺时针就是 +1,逆时针就是 -1
  private static int turn(int direction, boolean clockwise) {
    int newDirection = clockwise ? direction + 1 : direction - 1;
    if (newDirection > 4) {
      newDirection = 1;
    } else if (newDirection < 1) {
      newDirection = 4;
    }
    return newDirection;
  }
  /**
   * 朝指定的方向移动,并返回新的位置
   *
   * @param pointer  当前位置
   * @param direction 方向
   *
   * @return 新的位置
   */
  private static int[] moveDirectly(int[] pointer, int direction) {
    int y = pointer[0];
    int x = pointer[1];
    switch (direction) {
      case 1:
        return new int[]{y - 1, x};
      case 2:
        return new int[]{y, x + 1};
      case 3:
        return new int[]{y + 1, x};
      case 4:
        return new int[]{y, x - 1};
    }
    throw new IllegalArgumentException("方向不正确: " + direction);
  }
}

运行结果:

更多关于java算法相关内容感兴趣的读者可查看本站专题:《Java数据结构与算法教程》、《Java操作DOM节点技巧总结》、《Java文件与目录操作技巧汇总》和《Java缓存操作技巧汇总

希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。

相关文章

  • java 内部类的详解及实例

    java 内部类的详解及实例

    这篇文章主要介绍了 java 内部类的详解及实例的相关资料,这里提供了两种内部类的实现方法,并给出实例,需要的朋友可以参考下
    2017-08-08
  • java 中同步、异步、阻塞和非阻塞区别详解

    java 中同步、异步、阻塞和非阻塞区别详解

    这篇文章主要介绍了java 中同步、异步、阻塞和非阻塞区别详解的相关资料,需要的朋友可以参考下
    2017-04-04
  • Java数组,去掉重复值、增加、删除数组元素的实现方法

    Java数组,去掉重复值、增加、删除数组元素的实现方法

    下面小编就为大家带来一篇Java数组,去掉重复值、增加、删除数组元素的实现方法。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2016-08-08
  • Java分布式锁的概念与实现方式详解

    Java分布式锁的概念与实现方式详解

    今天小编就为大家分享一篇关于Java分布式锁的概念与实现方式详解,小编觉得内容挺不错的,现在分享给大家,具有很好的参考价值,需要的朋友一起跟随小编来看看吧
    2019-01-01
  • Mybatis输入输出映射及动态SQL Review

    Mybatis输入输出映射及动态SQL Review

    这篇文章主要介绍了Mybatis输入输出映射及动态SQL Review,需要的朋友可以参考下
    2017-02-02
  • SrpingDruid数据源加密数据库密码的示例代码

    SrpingDruid数据源加密数据库密码的示例代码

    本篇文章主要介绍了SrpingDruid数据源加密数据库密码的示例代码,小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
    2017-10-10
  • Java实现操作excel表格

    Java实现操作excel表格

    在日常工作中,对Excel工作表格的操作处理可是多的数不清楚,下面是java语言对其的操作,有需要的小伙伴可以参考下
    2015-10-10
  • java判断字符串是正整数的实例

    java判断字符串是正整数的实例

    今天小编就为大家分享一篇java判断字符串是正整数的实例,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
    2018-07-07
  • Java对XML文件增删改查操作示例

    Java对XML文件增删改查操作示例

    这篇文章主要介绍了Java对XML文件增删改查操作,结合完整实例形式分析了java针对xml格式数据的常见读写、增删改查等操作技巧,需要的朋友可以参考下
    2018-12-12
  • Java通过Fork/Join优化并行计算

    Java通过Fork/Join优化并行计算

    这篇文章主要为大家详细介绍了Java通过Fork、Join来优化并行计算,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
    2017-04-04

最新评论