C++實現旋轉圖像的方法

這篇文章主要講解了“C++實現旋轉圖像的方法”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“C++實現旋轉圖像的方法”吧！

Rotate Image 旋轉圖像

You are given an n x n 2D matrix representing an image.

Rotate the image by 90 degrees (clockwise).

Note:

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.

Example 1:

Given input matrix =
[
[1,2,3],
[4,5,6],
[7,8,9]
],

rotate the input matrix in-place such that it becomes:
[
[7,4,1],
[8,5,2],
[9,6,3]
]

Example 2:

Given input matrix =
[
[ 5, 1, 9,11],
[ 2, 4, 8,10],
[13, 3, 6, 7],
[15,14,12,16]
],

rotate the input matrix in-place such that it becomes:
[
[15,13, 2, 5],
[14, 3, 4, 1],
[12, 6, 8, 9],
[16, 7,10,11]
]

在計算機圖像處理里，旋轉圖片是很常見的，由于圖片的本質是二維數組，所以也就變成了對數組的操作處理，翻轉的本質就是某個位置上數移動到另一個位置上，比如用一個簡單的例子來分析：

1  2  3　　　 　　 7  4  1　

4  5  6　　-->　　 8  5  2　　

7  8  9 　　　 　　9  6  3

對于90度的翻轉有很多方法，一步或多步都可以解，先來看一種直接的方法，這種方法是按順時針的順序去覆蓋前面的數字，從四個頂角開始，然后往中間去遍歷，每次覆蓋的坐標都是同理，如下：

(i, j)  <-  (n-1-j, i)  <-  (n-1-i, n-1-j)  <-  (j, n-1-i)

這其實是個循環的過程，第一個位置又覆蓋了第四個位置，這里i的取值范圍是 [0, n/2)，j的取值范圍是 [i, n-1-i)，至于為什么i和j是這個取值范圍，為啥i不用遍歷 [n/2, n)，若仔細觀察這些位置之間的聯系，不難發現，實際上j列的范圍 [i, n-1-i) 順時針翻轉 90 度，正好就是i行的 [n/2, n) 的位置，這個方法每次循環換四個數字，如下所示：

1  2  3               7  2  1            7  4  1

4  5  6      -->      4  5  6　　 -->  　 8  5  2　　

7  8  9               9  8  3　　　　   　 9  6  3

解法一：

class Solution {
public:
    void rotate(vector<vector<int>>& matrix) {
        int n = matrix.size();
        for (int i = 0; i < n / 2; ++i) {
            for (int j = i; j < n - 1 - i; ++j) {
                int tmp = matrix[i][j];
                matrix[i][j] = matrix[n - 1 - j][i];
                matrix[n - 1 - j][i] = matrix[n - 1 - i][n - 1 - j];
                matrix[n - 1 - i][n - 1 - j] = matrix[j][n - 1 - i];
                matrix[j][n - 1 - i] = tmp;
            }
        }
    }
};

還有一種解法，首先以從對角線為軸翻轉，然后再以x軸中線上下翻轉即可得到結果，如下圖所示(其中藍色數字表示翻轉軸)：

1  2  3　　　 　　 9  6  3　　　　　     7  4  1

4  5  6　　-->　　 8  5  2　　 -->   　 8  5  2　　

7  8  9 　　　 　　7  4  1　　　　　     9  6  3

解法二：

class Solution {
public:
    void rotate(vector<vector<int>>& matrix) {
        int n = matrix.size();
        for (int i = 0; i < n - 1; ++i) {
            for (int j = 0; j < n - i; ++j) {
                swap(matrix[i][j], matrix[n - 1- j][n - 1 - i]);
            }
        }
        reverse(matrix.begin(), matrix.end());
    }
};

最后再來看一種方法，這種方法首先對原數組取其轉置矩陣，然后把每行的數字翻轉可得到結果，如下所示（其中藍色數字表示翻轉軸，Github 上可能無法顯示顏色，請參見博客園上的帖子）：

1  2  3　　　 　　 1  4  7　　　　　     7  4  1

4  5  6　　-->　　 2  5  8　　 -->  　  8  5  2　　

7  8  9 　　　 　　3  6  9　　　　       9  6  3

解法三：

class Solution {
public:
    void rotate(vector<vector<int>>& matrix) {
        int n = matrix.size();
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            for (int j = i + 1; j < n; ++j) {
                swap(matrix[i][j], matrix[j][i]);
            }
            reverse(matrix[i].begin(), matrix[i].end());
        }
    }
};

感謝各位的閱讀，以上就是“C++實現旋轉圖像的方法”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對C++實現旋轉圖像的方法這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！