C++ 中匹配矩阵中的字母数字模式 I

引言

字母数字模式 通过剖析其结构化网格来组合字母和数字，就像谜题一样。这类模式通常要求程序员在其中创建模式识别和生成算法。对于 C++ 开发人员来说，解决这些模式不仅有助于他们磨练编码技能，还能提高逻辑思维和算法理解能力。本文主要关注矩阵 I 中的一个特定字母数字模式，以及如何通过 C++ 实现它。

问题陈述

考虑以下字母数字模式

任务是编写一个生成此模式的 C++ 程序。该模式遵循特定规则

• 每行中的第一个数字应增加 1。
• 每个列都以按字母顺序排列的字母开头。
• 这些数字和字母按所示方式混合在一起。

方法

为了生成字母数字模式，我们可以遵循 C++ 中的结构化方法。以下是我们将采取的步骤

• 声明变量和常量：我们需要声明变量以跟踪分配了多少行或列，以便以后使用它们，同时需要常量来定义模式的大小和使用的字符范围。
• 编写嵌套循环：为了生成模式元素，嵌套循环将使用在行和列上增加的循环来编写。
• 计算并打印模式元素：在这些括号之间，数字和字母根据该双向趋势的特定规则确定自身，然后输出到该目标序列中。

C++ 中的实现（程序 1）

现在让我们将该方法转换为 C++ 代码

输出

1 A B C D 
2 A B C D 
3 A B C D 
4 A B C D 
5 A B C D 

说明

在这个 C++ 程序中

1. 初始化

• 程序的第一个任务是初始化模式常量：行和列。
• 字母也由 'A' 初始化，它是模式的起始字符。

2. 外层循环（行）

• 在此循环中，程序从 0 开始，即第一行的索引，并在行 - 1 处停止，表示最后一行。
• 对于每一行，它计算一个与其在列表中的位置对应的数字。模式从 1 开始，每隔一行加一，因此使用 number = i + 1，其中 i 指当前行索引。

3. 内层循环（列）

• 在行的外层循环中，有一个列的内层循环。它遍历给定行的所有列，从列零开始，直到 cols-1（最后一列）。
• 在此循环内部，有一个测试，判断“当前列”是否等于“第一列”（索引 0）。如果是，则打印计算出的“数字”，否则打印当前“字母”，然后将字母增加一个字母。

4. 打印模式

• 一旦内部循环中的每个列都被遍历，数字和字母就会按照模式规则打印。
• 打印当前行的所有元素后，程序移动到下一行 (endl)，表示该行的结束。

5. 重置字母

• 在进入外层循环的下一行之前，程序将字母变量重置回“A”。这确保每个新行再次以字母“A”开头，遵循模式结构。

通过对每行和每列重复上述步骤，程序会生成矩阵 I 中指定的所需字母数字模式。

时间复杂度

• 该程序只需要两个嵌套循环，一个用于行，另一个用于列，每个循环都从 0 迭代到一个常数值（行和列）。
• 因此，时间复杂度可以表示为 O(rows * cols)。

空间复杂度

• 程序使用了一些变量，如 rows、cols、letter、number、i 和 j，它们都无论输入大小如何都只需要常量空间。
• 此外，程序直接将模式打印到标准输出，而不将其存储在任何数据结构中。
• 因此，空间复杂度保持不变，表示为 O(1)。

程序 2

让我们再举一个例子来说明如何在 C++ 中匹配矩阵 I 中的字母数字模式。

输出

Starting position of the pat: (0, 0)

说明

1. 迭代所有可能的起始位置

• 在此示例中，遍历矩阵中模式所有可能的起始位置。

2. 对于每个起始位置

• 调用 matchPattern 函数以检查模式是否在该位置匹配。
• 如果模式匹配，则返回起始位置。
• 如果未找到匹配项，则返回 {-1, -1}。
• 在 matchPattern() 函数中，迭代模式的行和列
• 遍历模式的每一行和每一列。

3. 对于模式中的每个字符

• 如果字符是数字：检查矩阵中相应的值是否与数字匹配。
• 如果字符不是数字：检查该字符之前是否已映射到矩阵中的值。
• 如果未映射，则将字符映射到矩阵中的相应值。
• 如果字符已映射到不同的值，则返回 false。
• 如果模式中的所有字符都匹配，则返回 true。

结论

总而言之，我们已经看到了如何使用上述 C++ 代码生成字母数字模式矩阵 I。本练习不仅演示了 C++ 中的嵌套循环和控制结构，还演示了用于解决此类令人困惑的模式问题的编程概念。修改此模式或处理更复杂的模式有助于提高编程技能并促进解决问题时的创造性思维。