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【矩阵专题】Leetcode48.旋转图像(Hot100)


目录

  • 旋转矩阵
    • 题目描述
    • 解题思路
      • 第一步:**矩阵转置**
      • 第二步:**左右翻转每一行**
    • Java代码实现
    • 图示理解
    • 时间与空间复杂度分析

旋转矩阵

题目描述

给定一个 n × n 的二维矩阵 matrix 表示一个图像。请你将图像原地顺时针旋转 90 度。

示例:

输入:

[ [1,2,3], [4,5,6], [7,8,9]]

输出:

[ [7,4,1], [8,5,2], [9,6,3]]

要求必须在原地旋转,也就是说不能使用额外的矩阵。


解题思路

这道题的关键是把 原地旋转这个词吃透。

我们可以将矩阵顺时针旋转 90 度的过程,拆解成两个小步骤:

第一步:矩阵转置

所谓“转置”,就是把矩阵的行列调换,也就是 matrix[i][j] = matrix[j][i]。注意这里只处理对角线下半部分,避免重复交换。

第二步:左右翻转每一行

这就像镜子一样,将每一行左右调转,matrix[i][j] = matrix[i][n - j - 1]


Java代码实现

class Solution { public void rotate(int[][] matrix) { int n = matrix.length; // 第一步:转置矩阵(沿主对角线翻转) for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < i; j++) { // 只交换对角线下方元素 int tmp = matrix[i][j]; matrix[i][j] = matrix[j][i]; matrix[j][i] = tmp; } } // 第二步:左右翻转每一行 for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n / 2; j++) { int tmp = matrix[i][j]; matrix[i][j] = matrix[i][n - j - 1]; matrix[i][n - j - 1] = tmp; } } }}

图示理解

原始矩阵:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

转置后:

1 4 7 2 5 8 3 6 9

左右翻转后(最终结果):

7 4 1 8 5 2 9 6 3

时间与空间复杂度分析

  • 时间复杂度: O(n²),需要遍历两次数组。
  • 空间复杂度: O(1),原地操作,没有使用额外空间。