【矩阵专题】Leetcode48.旋转图像(Hot100)
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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的下半部分,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。