Python/PHP数字螺旋矩阵

Python/PHP数字螺旋矩阵

什么是螺旋矩阵？

螺旋矩阵是指一个呈螺旋状的矩阵，它的数字由第一行开始到右边不断变大，向下变大，向左变大，向上变大，如此循环。下图就是一个螺旋矩阵的示例：



郑晓在这里分别使用了Python和PHP来实现了数字的螺旋矩阵。其中的PHP版本写成了函数，更加灵活的对矩阵进行控制。写Python时由于是第一次写，有些生疏，分别用了两种方法来实现。。。下面上代码吧：
Python螺旋矩阵的第一版(比较难以理解–!)：

#coding:gbk

L = 6 #矩阵大小

result = [[0]*L for n in range(L)]

row =0   #初始行
  从左上角开始

col = 0  #初始列
  从左上角开始

value = 1#初始值

direction = 'r' #初始方向
向右

circle = 1 #初始圈数
第一圈
while True:

        #向右走

        if direction == 'r':

                result[row][col] = value

                if col>=L-circle:

                        direction = 'd'

                        continue

                col += 1

        #向下走

        if direction =='d':

                result[row][col] = value

                if row >= L-circle:

                        direction = 'l'

                        continue

                row += 1

        #向左走

        if direction == 'l':

                result[row][col] = value

                if col <= circle -1:

                        direction = 'u'

                        continue

                col -= 1

        #向上走

        if direction == 'u':

                result[row][col] = value

                if row-1 <= circle:

                        direction = 'r'

                        circle += 1

                        #continue

                row -= 1

        value += 1

        if value > L * L :

                break
for R in result:

        for c in R:

                print "%3d" % (c) ,

        print
raw_input()

接下来是Python螺旋矩阵的第二版，其中使用了迭代器控制方向，代码量明显减少，而且更容易理解了。多次使用不同的起点生成的矩阵时，你会发现有个地方写的有点儿“问题”，找到问题了没有？

#coding:gbk
import itertools

#参数：矩阵宽(w)、高(h)、起始横坐标、起始纵坐标
def print_matrix(w, h, x = 0, y = 0):

    #方向移动时的操作

    op = [(1,0), (-1,0), (0,-1), (0,1)]

    #迭代器可无限迭代列表 每次要换方向时就next()

    direction = itertools.cycle(op)

    #根据行列生成所有坐标

    result = {(xx,yy):None for xx in range(w) for yy in range(h)}

    result[(x,y)] = 1

    _x, _y = direction.next()

    i = 1

    flag = 0 

    while True:

            new_x = x + _x

            new_y = y + _y

            if (new_x, new_y) in result and result[(new_x, new_y)] is None:

                i = i + 1

                result[(new_x, new_y)] = i

                x = new_x

                y = new_y

                flag = 0

            else:

                _x, _y = direction.next()

                flag = flag + 1

            if flag>4: break

    #打印结果

    for y in range(h):

        for x in range(w):

            print "%3d" % (result[(x,y)]),

        print

#调用示例

print_matrix(6,6,5,0)
raw_input()

下面是PHP版的螺旋矩阵，思路和上面的Python是一样的(其实我是照着写的…)。

/* *

 * @param $w : 宽

 * @param $h : 高

 * @param $s : 起始数字

 * @param $x, $y : 起始位置坐标 只能从四顶点开始

 * @param $r :方向 默认顺时间 false为逆时针

 * @author : 郑晓

 * php5.6.11

 * 这是一个螺旋矩阵的PHP版本，由于之前在python下写过，有了一些经验，所以在php中也使用了SPL的一个迭代器，用于换向。算法编写时是使用的过程式，后来又改为了函数，加入了一些自定义参数，方便调用(然并卵)。输出中使用的是制表和换行符，请在浏览器源代码中查看运行结果。

 */

function print_matrix($w, $h, $s=1, $l=1, $x=0, $y=0, $r=true) {

    $R = array(array(1,0), array(0,1), array(-1,0), array(0,-1));

    !$r && $R = array_reverse($R);

    $iterator = new InfiniteIterator(new ArrayIterator($R)); //创建一个无限迭代器

    $iterator->rewind(); //指针指向第一元素

    list($_x, $_y) = $iterator->current();

    $result = [];

    $result[$x][$y] = $s;

    for($i = $s+1; $i < $s+$w * $h; $i++) {

        $new_x = $x + $_x;

        $new_y = $y + $_y;

        

        if(0<= $new_x && 0<= $new_y && $new_x < $w && $new_y < $h && !isset($result[$new_x][$new_y])) {

            $result[$new_x][$new_y] = $i;

            $x = $new_x;

            $y = $new_y;

        } else {

            $iterator->next();

            list($_x, $_y) = $iterator->current();

            $i--;

        }

    }

    //以下是打印矩阵结构

    for($i=0; $i< $h; $i++) {

        for($j=0; $j< $w; $j++) {

            echo $result[$j][$i], "\t";

        }

        echo "\n";

    }
}

//调用示例测试

print_matrix(5, 5); echo "\n";

print_matrix(7, 4); echo "\n";

print_matrix(5, 5, 1, 4, 0); echo "\n";

print_matrix(5, 5, 10, 0, 4, false); echo "\n";

下面是依次的运行结果：