Python/PHP数字螺旋矩阵的程序代码

什么是螺旋矩阵？

螺旋矩阵是指一个呈螺旋状的矩阵，它的数字由第一行开始到右边不断变大，向下变大，向左变大，向上变大，如此循环。下图就是一个螺旋矩阵的示例：


郑晓在这里分别使用了Python和PHP来实现了数字的螺旋矩阵。其中的PHP版本写成了函数，更加灵活的对矩阵进行控制。写Python时由于是第一次写，有些生疏，分别用了两种方法来实现。。。下面上代码吧：

Python螺旋矩阵的第一版(比较难以理解?!)：
#coding:gbk
L = 6 #矩阵大小
result = [[0]*L for n in range(L)]
row =0   #初始行   从左上角开始
col = 0  #初始列   从左上角开始
value = 1#初始值
direction = 'r' #初始方向 向右
circle = 1 #初始圈数 第一圈
while True:
        #向右走
        if direction == 'r':
                result[row][col] = value
                if col>=L-circle:
                        direction = 'd'
                        continue
                col += 1
        #向下走
        if direction =='d':
                result[row][col] = value
                if row >= L-circle:
                        direction = 'l'
                        continue
                row += 1
        #向左走
        if direction == 'l':
                result[row][col] = value
                if col <= circle -1:
                        direction = 'u'
                        continue
                col -= 1
        #向上走
        if direction == 'u':
                result[row][col] = value
                if row-1 <= circle:
                        direction = 'r'
                        circle += 1
                        #continue
                row -= 1
        value += 1
        if value > L * L :
                break
for R in result:
        for c in R:
                print "%3d" % (c) ,
        print
raw_input()

接下来是Python螺旋矩阵的第二版，其中使用了迭代器控制方向，代码量明显减少，而且更容易理解了。多次使用不同的起点生成的矩阵时，你会发现有个地方写的有点儿“问题”，找到问题了没有？

#coding:gbk
import itertools
#参数：矩阵宽(w)、高(h)、起始横坐标、起始纵坐标
def print_matrix(w, h, x = 0, y = 0):
    #方向移动时的操作
    op = [(1,0), (-1,0), (0,-1), (0,1)]
    #迭代器可无限迭代列表 每次要换方向时就next()
    direction = itertools.cycle(op)
    #根据行列生成所有坐标
    result = {(xx,yy):None for xx in range(w) for yy in range(h)}
    result[(x,y)] = 1
    _x, _y = direction.next()
    i = 1
    flag = 0 
    while True:
            new_x = x + _x
            new_y = y + _y
            if (new_x, new_y) in result and result[(new_x, new_y)] is None:
                i = i + 1
                result[(new_x, new_y)] = i
                x = new_x
                y = new_y
                flag = 0
            else:
                _x, _y = direction.next()
                flag = flag + 1
            if flag>4: break
    #打印结果
    for y in range(h):
        for x in range(w):
            print "%3d" % (result[(x,y)]),
        print
#调用示例
print_matrix(6,6,5,0)
raw_input()

下面是PHP版的螺旋矩阵，思路和上面的Python是一样的(其实我是照着写的…)。

/* *
 * @param $w : 宽
 * @param $h : 高
 * @param $s : 起始数字
 * @param $x, $y : 起始位置坐标 只能从四顶点开始
 * @param $r :方向 默认顺时间 false为逆时针
 * @author : 郑晓
 * php5.6.11
 * 这是一个螺旋矩阵的PHP版本，由于之前在python下写过，有了一些经验，所以在php中也使用了SPL的一个迭代器，用于换向。算法编写时是使用的过程式，后来又改为了函数，加入了一些自定义参数，方便调用(然并卵)。输出中使用的是制表和换行符，请在浏览器源代码中查看运行结果。
 */
function print_matrix($w, $h, $s=1, $l=1, $x=0, $y=0, $r=true) {
    $R = array(array(1,0), array(0,1), array(-1,0), array(0,-1));
    !$r && $R = array_reverse($R);
    $iterator = new InfiniteIterator(new ArrayIterator($R)); //创建一个无限迭代器
    $iterator->rewind(); //指针指向第一元素
    list($_x, $_y) = $iterator->current();
    $result = [];
    $result[$x][$y] = $s;
    for($i = $s+1; $i < $s+$w * $h; $i++) {
        $new_x = $x + $_x;
        $new_y = $y + $_y;
        
        if(0<= $new_x && 0<= $new_y && $new_x < $w && $new_y < $h && !isset($result[$new_x][$new_y])) {
            $result[$new_x][$new_y] = $i;
            $x = $new_x;
            $y = $new_y;
        } else {
            $iterator->next();
            list($_x, $_y) = $iterator->current();
            $i--;
        }
    }
    //以下是打印矩阵结构
    for($i=0; $i< $h; $i++) {
        for($j=0; $j< $w; $j++) {
            echo $result[$j][$i], "\t";
        }
        echo "\n";
    }
}
//调用示例测试
print_matrix(5, 5); echo "\n";
print_matrix(7, 4); echo "\n";
print_matrix(5, 5, 1, 4, 0); echo "\n";
print_matrix(5, 5, 10, 0, 4, false); echo "\n";

下面是依次的运行结果：