问题描述
在图像编码的算法中,需要将一个给定的方形矩阵进行Z字形扫描(Zigzag Scan)。给定一个n×n的矩阵,Z字形扫描的过程如下图所示:对于下面的4×4的矩阵, 1 5 3 9 3 7 5 6 9 4 6 4 7 3 1 3 对其进行Z字形扫描后得到长度为16的序列: 1 5 3 9 7 3 9 5 4 7 3 6 6 4 1 3 请实现一个Z字形扫描的程序,给定一个n×n的矩阵,输出对这个矩阵进行Z字形扫描的结果。输入格式 输入的第一行包含一个整数n,表示矩阵的大小。 输入的第二行到第n+1行每行包含n个正整数,由空格分隔,表示给定的矩阵。输出格式 输出一行,包含n×n个整数,由空格分隔,表示输入的矩阵经过Z字形扫描后的结果。样例输入41 5 3 93 7 5 69 4 6 47 3 1 3样例输出1 5 3 9 7 3 9 5 4 7 3 6 6 4 1 3评测用例规模与约定 1≤n≤500,矩阵元素为不超过1000的正整数。
分析这类题,首先要找出扫描的规律,从题目中可以发现,扫描是成Z字形的。那么也就是说对于扫描输出有四种状态,每次输出要判定下一次的行走路线,走一步就输出一个。
四种状态为{right,leftDown,down,rightUp}。
开始我还怀疑,Z字形扫描矩阵是否能够遍历矩阵所有的元素。下面我们来分析一下:
1、前提是这个矩阵是一个n维方阵,假设为Anxn.
2、从输出当前的元素A[i][j],并根据当前的状态来判断下一步的扫描状态。该如何判断呢?可以发现每次在执行完当前状态后,行号i或者列号j都有可能发生改变,那么就可以结合当前状态和行,列号的取值来判定下一步的行走路线。
从上图中我们可以发现:
right状态始终在首行或者尾行上执行,并且执行right状态后列号j会增加1,即j = j+1。所以我们可以根据当前状态的下一步状态有两种:
当i == 0时,state = leftDown;
当i == n-1时,state = rightUp。
执行完leftDown状态后,i = i+1,j = j-1,其下一步状态有三种:
当 j == 0 && i != n-1时,state = down;
当 row == n-1时,state = right;
其它情况,state = leftDown(自身状态)。
对于rightUp和down状态,其分析方法和上面两种类似,就不再做分析。
综合上面分析来看,状态每次要发生改变的话,行号或者列号必须处于临界状态,即它们的取值为{0,n-1}。
给出代码:
#includeusing namespace std;int A[501][501];enum Choice{ rightTowards,//向移动 rightUp,//向右上移动 down,//向下移动 leftDown//向左下移动};void zigzagScan(int n){ for (int i = 0; i < n; ++i) for (int j = 0; j < n; ++j) cin >> A[i][j]; int row = 0, col = 0; Choice choice = rightTowards; //row = n-1&&col = n-1的情况在while循环结束后处理,防止出现越界的情况 while (row != n - 1 || col != n - 1) { cout << A[row][col] << ' '; switch (choice) { case rightTowards: col++; if (row == 0) choice = leftDown; else choice = rightUp; break; case rightUp: row--; col++; if (row == 0 && col != n - 1) choice = rightTowards; else if (col == n - 1) choice = down; else choice = rightUp; break; case down: row++; if (col == 0) choice = rightUp; else choice = leftDown; break; case leftDown: row++; col--; if (col == 0 && row != n - 1) choice = down; else if (row == n - 1) choice = rightTowards; else choice = leftDown; break; } } cout << A[n - 1][n - 1];}void main(void){ int n; while (cin >> n) { zigzagScan(n); }}