LeetCode_数组_中等_54.螺旋矩阵

1.题目

给你一个 m 行 n 列的矩阵 matrix ，请按照顺时针螺旋顺序，返回矩阵中的所有元素。
示例 1：

输入：matrix = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]
输出：[1,2,3,6,9,8,7,4,5]

示例 2：

输入：matrix = [[1,2,3,4],[5,6,7,8],[9,10,11,12]]
输出：[1,2,3,4,8,12,11,10,9,5,6,7]

提示：
m == matrix.length
n == matrix[i].length
1 <= m, n <= 10
-100 <= matrix[i][j] <= 100

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/spiral-matrix

2.思路

（1）分析题目可知，按照顺时针螺旋顺序访问矩阵中的元素时，从起点 matrix[0][0] 开始，总是按照向右→向下→向左→向上→向右→向下→…的方向开始遍历（注意：若矩阵只有一列，则是按向下方向开始遍历），直到将整个矩阵访问完为止。故可以考虑按照这个访问规律来返回矩阵中的所有元素，具体的步骤如下：
（1.1）求出矩阵的行数和列数，即行数m=matrix.length，列数n=matrix[0].length。此外还需定义保存结果的list数组res；
（1.2）为了防止在按上述方向访问时，重复遍历矩阵中的元素，所以可以设置一个与矩阵同行同列的visited数组，其元素类型为boolean，若visited[i][j]=true，则说明已经访问过矩阵中的元素matrix[i][j]，否则说明没有访问；
（1.3）为了在程序中实现按上述方向访问，可以用direction来表示即将要遍历的方向，direction=1、2、3、4分别表示在矩阵中向右、下、左、上遍历，值得注意的是若矩阵只有一列，则是按向下方向开始遍历，故可设置direction的初始值为(n==1)?2:1；
（1.4）设置起点坐标i和j，在本题中，起点元素为matrix[0][0]，故其初始值均为0，然后再将起点添加到res中，以及设置visited[i][j]=true，即表示起点已经被访问过，以上准备工作完成后，便可以开始遍历了；
（1.5）在遍历过程中，使用if-else语句来判断遍历的方向，并且每访问到一个元素，就将该元素添加到res中，此外在遍历过程中尤其要注意防止数组越界以及矩阵元素的重复访问，当某一个元素的上述四个方向都不能访问时，则说明已经将矩阵的所有元素访问完成，此时直接退出循环并返回res即可。

3.代码实现（Java）

//（1）思路1
public List<Integer> spiralOrder(int[][] matrix) {
     
    //矩阵matrix是m行n列的
    int m = matrix.length;
    int n = matrix[0].length;
    //定义res，用于保存结果
    List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
    //visited[i][j]==true:已经访问过矩阵中的元素matrix[i][j]
    boolean[][] visited = new boolean[m][n];
    //direction=1、2、3、4分别表示在矩阵中向右、下、左、上遍历
    /*初始时:
	  若n==1，则说明矩阵只有一列，此时只能向下开始遍历
	  若n!=1，则说明矩阵有多列，此时可以按照向右→向下→向左→向上→向右→向下→...的方向开始遍历，直到将整个矩阵访问完为止
	*/
    int direction=(n==1)?2:1;
    //定义遍历起点的横纵坐标
    int i=0,j=0;
    //将遍历的起点matrix[i][j]添加到res中
    res.add(matrix[i][j]);
    //将遍历的起点设置为已访问的状态
    visited[i][j]=true;
    while(true){
     
        if(direction==1 && j+1<n && visited[i][j+1]==false){
     
        	//向右遍历
            while(j+1<n && visited[i][j+1]==false){
     
                res.add(matrix[i][j+1]);
                visited[i][j+1]=true;
                j++;
            }
            direction++;        
        }else if(direction==2 && i+1<m && visited[i+1][j]==false){
     
            //向下遍历
            while(i+1<m && visited[i+1][j]==false){
     
                res.add(matrix[i+1][j]);
                visited[i+1][j]=true;
                i++;
            }
            direction++;
        }else if(direction==3 && j-1>=0 && visited[i][j-1]==false){
     
            //向左遍历
            while(j-1>=0 && visited[i][j-1]==false){
     
                res.add(matrix[i][j-1]);
                visited[i][j-1]=true;
                j--;;
            }
            direction++;
        }else if(direction==4 && i-1>=0 && visited[i-1][j]==false){
     
            //向上遍历
            while(i-1>=0 && visited[i-1][j]==false){
     
                res.add(matrix[i-1][j]);
                visited[i-1][j]=true;
                i--;
            }
            direction=1;
        }else{
     
            //遍历结束
            break;
        }
    }
    return res;
}