Java 打印螺旋图案的程序

2025年1月7日 | 5 分钟阅读

螺旋模式（或螺旋形矩阵）在 Java 面试和学术中经常被问到。在本节中，我们将创建一个Java 程序来创建螺旋模式或螺旋矩阵。

什么是螺旋矩阵或螺旋模式？

螺旋模式是一种可以表示为矩阵形式的数字模式。它由一个二维数组 (m*n) 组成。模式可能以两种形式表示，顺时针或逆时针。

为了以螺旋模式（顺时针）打印矩阵，我们需要遵循以下遍历顺序

从左到右（第一行）
从上到下（最后一列）
从右到左（最后一行）
从下到上（第一列）

为了打印螺旋模式（逆时针），请反转上述遍历顺序。

让我们通过下图来理解螺旋模式的图示。

Java program to print the following spiral pattern on the console

例如，考虑以下 5*5 矩阵

上面的矩阵可以表示为螺旋形式，如下所示

我们可以采用任何一种方法来打印螺旋模式

迭代
递归

在本节中，我们一直使用迭代方法。

应该采用什么方法？

首先，创建一个大小为 n 的二维数组。
声明变量来存储数组的边界。同时声明一个变量来存储打印螺旋所需的剩余空间。
为了在数组上移动，请使用 **l, r, u,** 和 **d** 字母，分别代表移动方向 **左、右、上** 和 **下**。
执行从 1 到 n*2 的循环，以螺旋形式填充数组。

螺旋模式 Java 程序

SpiralPaternExample1.java

public class SpiralPatternExample1
{
//defining method to print the spiral pattern or matrix
static void printSpiralPattern(int size)
{
//create two variables row and col to traverse rows and columns
int row = 0, col = 0;
int boundary = size - 1;
int sizeLeft = size - 1;
int flag = 1;
//variables r, l, u and d are used to determine the movement
// r = right, l = left, d = down, u = upper
char move = 'r';
//creating a 2D array for matrix
int[][] matrix =new int [size][size];
for (int i = 1; i < size * size + 1; i++)
{
    //assigning values
    matrix[row][col] = i;
//switch-case to determine the next index
switch (move)
{
//if right, go right
case 'r':
    col += 1;
    break;
//if left, go left
case 'l':
    col -= 1;
    break;
//if up, go up
case 'u':
    row -= 1;
    break;
//if down, go down
case 'd':
    row += 1;
    break;
}
//checks if the matrix has reached the array boundary
if (i == boundary)
    {
        //adds the left size for the next boundary
        boundary = boundary + sizeLeft;
        //decrease the size left by 1, if 2 rotations have been made
        if (flag != 2)
        {
        flag = 2;
        }
        else
        {
        flag = 1;
        sizeLeft -= 1;
        }
        //switch-case to rotate the movement
        switch (move)
        {
        //if right, rotate to down
        case 'r':
            move = 'd';
            break;
        // if down, rotate to left
        case 'd':
            move = 'l';
            break;
        // if left, rotate to up
        case 'l':
            move = 'u';
            break;
        // if up, rotate to right
        case 'u':
            move = 'r';
            break;
        }
    }
    }
//printing the spiral matrix or pattern
//outer for loop for rows
    for (row = 0; row < size; row++)
    {
        //inner for loop for columns
        for (col = 0; col < size; col++)
            {
                int n = matrix[row][col];
                if(n < 10)
                    System.out.print(n +" ");
                else
                    System.out.print(n +" ");
            }
        System.out.println();
    }
}
//driver Code
public static void main(String args[])
{
//size of the array?s row and column
int size = 5;
System.out.println("Spiral Matrix or Pattern is: \n");
//calling the method that prints the spiral pattern or matrix 
printSpiralPattern(size);
}
}

输出

让我们来看另一个螺旋模式。

在下面的程序中，我们使用了以下方法

从 i = 1 和 j = 1 开始索引。可以观察到，所需矩阵的每个值都将是 **max(abs(i - n), abs(j - n)) + 1**。

SpiralPatternExample2.java

import java.util.Scanner;
import java.lang.Math;
public class SpiralPatternExample2
{
//function to print the spiral pattern
public static void printPattern(int n)
{
//detrmines the boundary size of the array
int size = 2 * n - 1;
//inner loop
for(int i = 1; i <= size; i++)
{
//outer loop    
for(int j = 1; j <= size; j++)
{
//calculates and prints the values for pattern
System.out.print(Math.max(Math.abs(i - n), Math.abs(j - n)) + 1 + " ");
}
System.out.println();
}
}
//driver code
public static void main(String args[])
{
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.print("Enter the value of n: ");
int n = sc.nextInt();
System.out.println();
//function calling
printPattern(n);
}
}

输出

SpiralPatternExample3.java

public class SprialPatternExample3
{
public static void main(String args[])
{
    int SIZE=10;
    int i, j, N;
    int[][] board = new int[SIZE][SIZE];
    int left, top;
    left = 0;
    top  = SIZE - 1;
    N    = 1;
    for(i=1; i<=SIZE/2; i++, left++, top--)
    {
        //fill from left to right
        for(j=left; j<=top; j++, N++)
        {
            board[left][j] = N;
        }
        //fill from top to down
        for(j=left+1; j<=top; j++, N++)
        {
            board[j][top] = N;
        }
        //fill from right to left
        for(j=top-1; j>=left; j--, N++)
        {
            board[top][j] = N;
        }
        //fill from down to top
        for(j=top-1; j>=left+1; j--, N++)
        {
            board[j][left] = N;
        }
    }
    //print the pattern
    for(i=0; i<SIZE; i++)
    {
        for(j=0; j<SIZE; j++)
        {
            System.out.printf("%-5d", board[i][j]);
        }
    System.out.printf("\n");
    }
}
}

输出

以螺旋形式打印给定矩阵

有许多方法可以用于以螺旋形式打印矩阵。

SpiralToMatrixExample.java

import java.io.*;
public class SpiralToMatrixExample 
{
//Function print matrix in spiral form
static void spiralPrint(int m, int n, int a[][])
{
int i, k = 0, l = 0;
/* k - starting row index
m - ending row index
l - starting column index
n - ending column index
i - iterator
*/
while (k < m && l < n) 
{
//prints the first row from the remaining rows
for (i = l; i < n; ++i) 
{
System.out.print(a[k][i] + " ");
}
k++;

//prints the last column from the remaining columns
for (i = k; i < m; ++i) 
{
System.out.print(a[i][n - 1] + " ");
}
n--;
//prints the last row from the remaining rows 
if (k < m) 
{
for (i = n - 1; i >= l; --i) 
{
System.out.print(a[m - 1][i] + " ");
}
m--;
}
//prints the first column from the remaining columns
if (l < n) 
{
for (i = m - 1; i >= k; --i) 
{
System.out.print(a[i][l] + " ");
}
l++;
}
}
}
//driver Code
public static void main(String args[])
{
int row = 3;
int col = 6;
//array to print in spiral form
int arr[][] = { { 10, 20, 30, 40, 50, 60 }, { 70, 80, 90, 100, 110, 120 }, { 130, 140, 150, 160, 170, 180 } };
//function Calling
spiralPrint(row, col, arr);
}
}

输出

10 20 30 40 50 60 120 180 170 160 150 140 130 70 80 90 100 110

下一主题Java 程序反转字符串中的每个单词

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应该采用什么方法？

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