48. Rotate Image

Question

You are given an n x n 2D matrix representing an image, rotate the image by 90 degrees (clockwise).

You have to rotate the image in-place, which means you have to modify the input 2D matrix directly. DO NOT allocate another 2D matrix and do the rotation.

Solution 1

此方法是in-place算法。

visited[][]数组记录访问情况，遍历所有位置，如果已访问则跳过。
循环替换矩阵上的每一个位置，如果已经访问过则break。
如果未访问则将要替换位置的值保存，并且在visited[][]数组上记录。
然后继续遍历替换过的位置。

Code

class Solution {
    public void rotate(int[][] matrix) {
        int m = matrix.length, n = matrix[0].length;
        int[][] visited = new int[m][n];
        
        for(int i = 0; i < m; i++){
            for(int j = 0; j < n; j++){
                if(visited[i][j] == 1) continue;
                int x = i, y = j;
                int value = matrix[i][j];
                while(true){
                    int s = n-1-x, t = y;
                    if(visited[t][s] == 1) break;
                    int temp = matrix[t][s];
                    matrix[t][s] = value;
                    value = temp;
                    visited[t][s] = 1;
                    x = t;
                    y = s;
                }
            }
        }
    }
}

Solution 2

此方法类似Solution 1，但是并非原地算法。

Code

class Solution {
    public void rotate(int[][] matrix) {
        int m = matrix.length, n = matrix[0].length;
        int[][] mat = new int[m][n];
        
        for(int i = 0; i < m; i++){
            for(int j = 0; j < n; j++){
                int s = n-1-i, t = j;
                mat[t][s] = matrix[i][j];
            }
        }
        for(int i = 0; i < m; i++){
            for(int j = 0; j < n; j++){
                matrix[i][j] = mat[i][j];
            }
        }
    }
}

Solution 3

辅助方法getPixel计算旋转后的像素位置。
旋转时候矩阵内的四个分区的像素会互相替换。
因此需要将需要旋转的初始位置记录进入队列。
旋转图像时根据getPixel方法计算出需要替换的位置。
然后依次替换像素。

Code

class Solution {
    public void rotate(int[][] matrix) {
        int n = matrix.length;
        Queue<Integer> queue = new LinkedList();
        for (int p = 0; p < n/2; p++){
            for(int q = 0; q < (n+1)/2; q++){
                queue.offer(p * n + q);
            }
        }

        while(!queue.isEmpty()){
            int i = queue.poll();
            int INDEX = i;
            boolean flag = true;
            int temp = matrix[i/n][i%n];
            while(i != INDEX || flag ){
                flag = false;
                int j = getPixel(n, i);
                int swap = matrix[j / n][j % n];
                matrix[j / n][j % n] = temp; 
                temp = swap;
                i = j;
            }
        }     
    }
    
    private int getPixel(int n, int o){
        int row = o / n;
        int col = o % n;
        int newRow = col;
        int newCol = n - (row + 1);
        return (newRow * n) + newCol;
    }
}