螺旋矩陣
“螺旋矩陣”問題的詳細指南和 Python 實作。
1. 學習
「螺旋矩陣」問題是數學與幾何部分的關鍵挑戰。
此實作著重於 Python 中的簡單層級邏輯。
在我們提供的解決方案中,我們優先考慮技術準確性和程式碼可讀性。
2. Real-World Applications
3. Visual Intuition
可視化螺旋矩陣的邏輯流程。
4. Prerequisites
5. Step-by-Step Thinking
1. Understand the problem
仔細閱讀螺旋矩陣的問題陳述。
2. Formulate brute force
起草一個簡單的迭代解決方案。
3. Identify inefficiency
尋找冗餘計算。
4. Optimize search path
使用散列或排序來加速該過程。
5. Final Implementation
清理生產標準代碼。
問題陳述
給定一個 m x n 矩陣,以螺旋順序傳回矩陣的所有元素。
實作一個函數 spiralOrder(matrix: list) -> list 以螺旋順序傳回元素。
- •m == matrix.length
- •n == matrix[i].length
- •1 <= m, n <= 10
- •-100 <= matrix[i][j] <= 100
範例
[[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]
[1,2,3,6,9,8,7,4,5]
Spiral order: right across top [1,2,3], down right side [6,9], left across bottom [8,7], up left side [4], then center [5].
[[1,2,3,4],[5,6,7,8],[9,10,11,12]]
[1,2,3,4,8,12,11,10,9,5,6,7]
Spiral order through a 3x4 matrix.
Need a Hint?
Edge Cases to Watch
- 空輸入結構
- 單元素輸入
- 大數值範圍
準備好解決了嗎?
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面試見解和變化
複雜度分析分解
為什麼時間: Directly evaluates all possibilities.
為什麼選擇太空: Uses standard local memory.
為什麼時間: Optimized paths reduce total operations.
為什麼選擇太空: May trade memory for speed.
最佳化解決方案Python程式碼
最佳化解決方案Python程式碼
def spiral_order_opt(matrix: list[list[int]]) -> list[int]:
res = []
left, right = 0, len(matrix[0])
top, bottom = 0, len(matrix)
while left < right and top < bottom:
for i in range(left, right):
res.append(matrix[top][i])
top += 1
for i in range(top, bottom):
res.append(matrix[i][right - 1])
right -= 1
if not (left < right and top < bottom):
break
for i in range(right - 1, left - 1, -1):
res.append(matrix[bottom - 1][i])
bottom -= 1
for i in range(bottom - 1, top - 1, -1):
res.append(matrix[i][left])
left += 1
return res暴力破解代碼(劇透保護)
暴力破解代碼(劇透保護)
def spiral_order_brute(matrix: list[list[int]]) -> list[int]:
if not matrix: return []
rows, cols = len(matrix), len(matrix[0])
res = []
visited = set()
dr = [0, 1, 0, -1]
dc = [1, 0, -1, 0]
r = c = di = 0
for _ in range(rows * cols):
res.append(matrix[r][c])
visited.add((r, c))
nr, nc = r + dr[di], c + dc[di]
if 0 <= nr < rows and 0 <= nc < cols and (nr, nc) not in visited:
r, c = nr, nc
else:
di = (di + 1) % 4
r, c = r + dr[di], c + dc[di]
return resAlgorithm Pattern Checklist
When dealing with Math & Geometry data patterns.
- Are constraints clear?
- Is there a linear or logarithmic optimization possible?
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