【ACM】顺时针打印矩阵

问题描述:
输入一个矩阵，按照从外向里以顺时针的顺序依次打印出每一个数字，
例如，如果输入如下矩阵： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
则依次打印出数字1,2,3,4,8,12,16,15,14,13,9,5,6,7,11,10.

算法描述：
以(x,y)元组作为当前打印元素的指针，当前位置加上-1,0,1分别
表示x,y坐标后退、保持不变和前进。如矩阵
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
13 14 15 16

若当前位置为(0,0)，则打印1；
顺时针打印时，移动到下一个位置即x+1,y+0，故为(1,0)，即打印2;
再往下，(2,0)，打印3；
……
最后一个元素则是(1,2)，打印10.
首先检测是否为单行单列，若是，则只需一个for循环即可解决，否则进入下一步：
从坐标(0,0)开始，x依次递增，y不变，同时，记录x,y的最大最小值x_min,x_max和y_min.y_max，然后开始移动坐标；
当移到边界位置(x_max,y_min)时，表明第一行已打印完，故x_min+=1，同时x将保持不变，y往下递增；
当移到边界位置(x_max,y_max)时，表明最后一列已打印完，故y_max-=1，同时y将保持不变，x往后递减；
当移到边界位置(x_min,y_max)时，表明最后一行已打印完，故x_max-=1，同时x将保持不变，y往上递减；
当移到边界位置(x_min,y_min)时，表明第一列已打印完，故y_min-=1，同时y将保持不变，x往前递增，需注意，这一步需是已经顺时针遍历一圈后才能进行检测。
在编码时，每次min和max的变化需移至下一个边界点的到来才能进行，否则会陷入死循环导致数组溢出（具体可看代码）。

代码如下：

class Solution {
public:
    vector<int> printMatrix(vector<vector<int> > matrix) {
        vector<int> results;
        if (matrix.size() == 0) {
            return results;
        }

        int x = 0; 
        int y = 0; //当前元素的位置

        int xf = 0;
        int yf = 1;//xf和yf表示当前元素位置指针的方向，-1表后退，0停止，1前进

        int rows = matrix.size()-1;     //行
        int cols = matrix.at(0).size()-1; //列
        //当只有一行时
        if (rows == 0) {
            for (int i = 0; i <= cols; i++) {
                results.push_back(matrix.at(0).at(i));
            }
            return results;
        }
        //当只有一列时
        if (cols == 0) {
            for (int i = 0; i <= rows; i++) {
                results.push_back(matrix.at(i).at(0));
            }
            return results;
        }

        int x_start = 0;
        int y_start = 0;

        int x_end = rows;
        int y_end = cols;

        bool isFirst = true;

        int size = (rows+1)*(cols+1);   //元素个数
        while (results.size() < size) {
            results.push_back(matrix[x][y]);    //记录当前元素
            x += xf;                            //横坐标变换
            y += yf;                            //纵坐标变化
            //开始进行四个角的判断以及相关操作
            if (x == x_start && y == y_end) {
                xf = 1;
                yf = 0;
                if (!isFirst) {
                    y_start += 1;
                }
            }
            if (x == x_end && y == y_end) {
                xf = 0;
                yf = -1;
                x_start += 1;

            }
            if (x == x_end && y == y_start) {
                xf = -1;
                yf = 0;
                y_end -= 1;

            }
            if (x == x_start && y == y_start) {
                xf = 0;
                yf = 1;
                x_end -= 1;
                isFirst = false;
            }
        }
        return results;
    }
};

测试代码：

int main() {

    vector<vector<int> > matrix;
    int x = 1;
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        vector<int> tmp;
        for (int j = 0; j < 1; j++) {
            tmp.push_back(x++);
        }
        matrix.push_back(tmp);
    }

    Solution s;

    vector<int> re = s.printMatrix(matrix);

    for (int i = 0; i < re.size(); i++) {
        cout << re[i] << " ";
    }
}