Python 将矩阵旋转90度

背景

我正在解决一个标准。我知道有很多解决方案，但我正试图用一种对我有意义的方法来解决这个问题。我基本上是想把矩阵旋转90度。我试图交换方阵每一层的每一个值

这是我的密码：

def rotate_image(matrix):
    top = 0
    bottom = len(matrix)
    left = 0
    right = len(matrix[0])
    total_layers = round(bottom / 2)

    for i in range(0, total_layers):

        for j in range(left, right - 1):
            top_left = matrix[top][j]
            top_right = matrix[j][right - 1]
            bottom_right = matrix[bottom - 1][right - (j + 1)]
            bottom_left = matrix[bottom - (1+j)][left]
            matrix[top][j] = bottom_left
            matrix[j][right - 1] = top_left
            matrix[bottom - 1][right - (j + 1)] = top_right
            matrix[bottom - (1 + j)][left] = bottom_right
        top += 1
        left += 1
        right -= 1
        bottom -= 1
    print(matrix)

出于某种原因，我的代码通过了大多数情况，但当我尝试以下情况时

print(rotate_image([[5, 1, 9, 11], [2, 4, 8, 10], [13, 3, 6, 7], [15, 14, 12, 16]]))

它失败了。我花了2个小时试着调试它，我可能是看了一些东西，但不确定它到底是什么

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我希望得到一些反馈。

我可以为您提供另一种干净的方法，将方形矩阵旋转90度

步骤1：交换对角线上的元素。 步骤2：水平镜像元素

你得到了你的旋转矩阵

此外，您还可以根据需要旋转矩阵的方向，围绕水平镜像和垂直镜像进行播放

e、 g

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您得到了90°旋转矩阵

我可以为您提供另一种干净的方法，将方形矩阵旋转90度

步骤1：交换对角线上的元素。 步骤2：水平镜像元素

你得到了你的旋转矩阵

此外，您还可以根据需要旋转矩阵的方向，围绕水平镜像和垂直镜像进行播放

e、 g

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您得到了90°旋转矩阵

下一种方法选择矩阵的左上四分之一，存储来自该四分之一的元素，并以循环方式重新排列来自其他四分之一的相应元素

def rotate_image(matrix):
    n = len(matrix)
    for i in range(0, (n + 1) // 2):
        for j in range(0, n // 2):
            storage = matrix[i][j]
            matrix[i][j] = matrix[n - j - 1][i]
            matrix[n - j - 1][i] = matrix[n - i - 1][n - j - 1]
            matrix[n - i - 1][n - j - 1] = matrix[j][n - i - 1]
            matrix[j][n - i - 1] = storage
    for i in range(len(matrix)):
        print(matrix[i])

mt = [[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 10, 11, 12], [13, 14, 15, 16]]

rotate_image(mt)
print()

mt = [[1, 2, 3, 4, 5], [6, 7, 8, 9, 10], [11, 12, 13, 14, 15], [16, 17, 18, 19, 20], [21,22, 23,24,25]]

rotate_image(mt)

[13, 9, 5, 1]
[14, 10, 6, 2]
[15, 11, 7, 3]
[16, 12, 8, 4]

[21, 16, 11, 6, 1]
[22, 17, 12, 7, 2]
[23, 18, 13, 8, 3]
[24, 19, 14, 9, 4]
[25, 20, 15, 10, 5]

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下一种方法选择矩阵的左上四分之一，存储来自该四分之一的元素，并以循环方式重新排列来自其他四分之一的相应元素

def rotate_image(matrix):
    n = len(matrix)
    for i in range(0, (n + 1) // 2):
        for j in range(0, n // 2):
            storage = matrix[i][j]
            matrix[i][j] = matrix[n - j - 1][i]
            matrix[n - j - 1][i] = matrix[n - i - 1][n - j - 1]
            matrix[n - i - 1][n - j - 1] = matrix[j][n - i - 1]
            matrix[j][n - i - 1] = storage
    for i in range(len(matrix)):
        print(matrix[i])

mt = [[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 10, 11, 12], [13, 14, 15, 16]]

rotate_image(mt)
print()

mt = [[1, 2, 3, 4, 5], [6, 7, 8, 9, 10], [11, 12, 13, 14, 15], [16, 17, 18, 19, 20], [21,22, 23,24,25]]

rotate_image(mt)

[13, 9, 5, 1]
[14, 10, 6, 2]
[15, 11, 7, 3]
[16, 12, 8, 4]

[21, 16, 11, 6, 1]
[22, 17, 12, 7, 2]
[23, 18, 13, 8, 3]
[24, 19, 14, 9, 4]
[25, 20, 15, 10, 5]

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您的数据库存在索引问题。让我们检查一下您的部分代码：

for j in range(left, right - 1):
    top_left = matrix[top][j]
    top_right = matrix[j][right - 1]
    bottom_right = matrix[bottom - 1][right - (j + 1)]

考虑当j取右-2时会发生什么。您将从列right-j+1=right-right-2+1=1中提取一个条目。也就是说，无论您处于哪个层，都将从第1列中提取。您需要调整回图层的起点，而不是右-j+1列，您需要访问左+右-j+1列。此外，请注意左+右实际上是一个常数，它等于矩阵的长度。您可以利用Python中的负索引，转而访问-j+1列

另外，我们已经被告知它是一个正方形矩阵，所以顶部和左侧总是相同的，底部和右侧总是相等的

下面是一段代码，用于执行我上面提到的更正：

def rotate(self, matrix: List[List[int]]) -> None:
    """
    Do not return anything, modify matrix in-place instead.
    """
    top = 0
    bottom = len(matrix)
    total_layers = round(bottom / 2)

    for i in range(0, total_layers):
        for j in range(top, bottom - 1):
            top_left = matrix[top][j]
            top_right = matrix[j][bottom - 1]
            bottom_right = matrix[bottom - 1][ - (j + 1)]
            bottom_left = matrix[- (1+j)][top]
            matrix[top][j] = bottom_left
            matrix[j][bottom-1] = top_left 
            matrix[bottom - 1][- (j + 1)] = top_right
            matrix[- (1 + j)][top] = bottom_right
        top += 1
        bottom -= 1

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您的数据库存在索引问题。让我们检查一下您的部分代码：

for j in range(left, right - 1):
    top_left = matrix[top][j]
    top_right = matrix[j][right - 1]
    bottom_right = matrix[bottom - 1][right - (j + 1)]

考虑当j取右-2时会发生什么。您将从列right-j+1=right-right-2+1=1中提取一个条目。也就是说，无论您处于哪个层，都将从第1列中提取。您需要调整回图层的起点，而不是右-j+1列，您需要访问左+右-j+1列。此外，请注意左+右实际上是一个常数，它等于矩阵的长度。您可以利用Python中的负索引，转而访问-j+1列

另外，我们已经被告知它是一个正方形矩阵，所以顶部和左侧总是相同的，底部和右侧总是相等的

下面是一段代码，用于执行我上面提到的更正：

def rotate(self, matrix: List[List[int]]) -> None:
    """
    Do not return anything, modify matrix in-place instead.
    """
    top = 0
    bottom = len(matrix)
    total_layers = round(bottom / 2)

    for i in range(0, total_layers):
        for j in range(top, bottom - 1):
            top_left = matrix[top][j]
            top_right = matrix[j][bottom - 1]
            bottom_right = matrix[bottom - 1][ - (j + 1)]
            bottom_left = matrix[- (1+j)][top]
            matrix[top][j] = bottom_left
            matrix[j][bottom-1] = top_left 
            matrix[bottom - 1][- (j + 1)] = top_right
            matrix[- (1 + j)][top] = bottom_right
        top += 1
        bottom -= 1

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用钢笔和纸为一个失败的小例子执行你的算法。在每一步后比较部分结果是否符合您对最终结果的预期。用钢笔和纸对一个小的失败示例执行您的算法。在每个步骤后比较部分结果是否符合您对最终结果的预期。这是迄今为止唯一一个试图帮助OP解决有关其代码问题的答案。这是迄今为止唯一一个试图帮助OP解决有关其代码问题的答案。