5×5阶螺旋方阵。设计一个算法输出该形式的n×n(n<10)阶方阵(顺时针方向旋进)
时间: 2024-02-02 14:05:29 浏览: 47
可以使用模拟的方法来构造这个螺旋方阵。
首先,我们可以初始化一个 $n\times n$ 的二维数组,将其所有元素初始化为0。然后,定义四个变量 $left, right, top, bottom$,分别表示当前螺旋方阵的左、右、上、下边界的位置。初始时,这些边界位置分别为:
$$left=0,\quad right=n-1,\quad top=0,\quad bottom=n-1$$
接下来,我们将从左到右、从上到下、从右到左、从下到上四个方向循环填充这个方阵。每完成一个方向的填充,都需要更新相应的边界位置。
具体地,我们可以使用一个变量 $num$ 来记录当前要填充的数字,初始值为1。然后,按照如下方式循环填充:
1. 从左到右,填充第 $top$ 行,列索引从 $left$ 到 $right$,将 $num$ 依次赋值给每个位置,每填充一个位置,$num$ 值加1。
2. 更新 $top$ 边界位置,即 $top=top+1$。
3. 从上到下,填充第 $right$ 列,行索引从 $top$ 到 $bottom$,将 $num$ 依次赋值给每个位置,每填充一个位置,$num$ 值加1。
4. 更新 $right$ 边界位置,即 $right=right-1$。
5. 从右到左,填充第 $bottom$ 行,列索引从 $right$ 到 $left$,将 $num$ 依次赋值给每个位置,每填充一个位置,$num$ 值加1。
6. 更新 $bottom$ 边界位置,即 $bottom=bottom-1$。
7. 从下到上,填充第 $left$ 列,行索引从 $bottom$ 到 $top$,将 $num$ 依次赋值给每个位置,每填充一个位置,$num$ 值加1。
8. 更新 $left$ 边界位置,即 $left=left+1$。
填充完成后,我们得到的二维数组即为所求的螺旋方阵。
下面是一个Python实现的例子:
```python
def generate_spiral_matrix(n):
# 初始化一个 n x n 的二维数组,所有元素都为0
matrix = [[0] * n for _ in range(n)]
# 定义初始边界位置
left, right, top, bottom = 0, n - 1, 0, n - 1
# 要填充的数字
num = 1
while left <= right and top <= bottom:
# 从左到右,填充第 top 行
for i in range(left, right + 1):
matrix[top][i] = num
num += 1
top += 1
# 从上到下,填充第 right 列
for i in range(top, bottom + 1):
matrix[i][right] = num
num += 1
right -= 1
# 从右到左,填充第 bottom 行
if top <= bottom:
for i in range(right, left - 1, -1):
matrix[bottom][i] = num
num += 1
bottom -= 1
# 从下到上,填充第 left 列
if left <= right:
for i in range(bottom, top - 1, -1):
matrix[i][left] = num
num += 1
left += 1
return matrix
```
例如,调用 `generate_spiral_matrix(5)` 将返回一个5x5的螺旋方阵:
```
[[1, 2, 3, 4, 5],
[16, 17, 18, 19, 6],
[15, 24, 25, 20, 7],
[14, 23, 22, 21, 8],
[13, 12, 11, 10, 9]]
```