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矩阵操作 图像处理 算法
文章讨论了一个关于二维矩阵旋转的问题。给定一个 n × n 的矩阵,表示一个图像,要求将其顺时针旋转 90 度。例如,矩阵 [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]] 旋转后应变为 [[7,4,1],[8,5,2],[9,6,3]]。文章旨在解决如何通过编程实现这一旋转操作,并可能涉及相关的算法和代码实现。
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给定一个 n × n 的二维矩阵 matrix 表示一个图像。将图像顺时针旋转 90 度。

例如,给定 matrix = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]],将其旋…

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问题 1: 如何将一个 n × n 的二维矩阵顺时针旋转 90 度?
回答: 可以通过先将矩阵转置,然后反转每一行的元素来实现顺时针旋转 90 度。

问题 2: 什么是矩阵的转置?
回答: 矩阵的转置是指将矩阵的行和列互换,即原矩阵的第 i 行第 j 列元素变为转置矩阵的第 j 行第 i 列元素。

问题 3: 反转矩阵的每一行是什么意思?
回答: 反转矩阵的每一行是指将每一行的元素顺序颠倒,例如 [1, 2, 3] 反转后变为 [3, 2, 1]。

问题 4: 能否举例说明如何旋转一个 3 × 3 的矩阵?
回答: 例如,给定 matrix = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]],先转置得到 [[1,4,7],[2,5,8],[3,6,9]],然后反转每一行得到 [[7,4,1],[8,5,2],[9,6,3]],即为旋转后的矩阵。

问题 5: 这个方法适用于任何大小的 n × n 矩阵吗?
回答: 是的,这个方法适用于任何大小的 n × n 矩阵,只要矩阵是方阵即可。

问题 6: 为什么需要先转置再反转每一行?
回答: 先转置可以将矩阵的行和列互换,而反转每一行则可以将矩阵的元素位置调整到顺时针旋转 90 度后的正确位置。

问题 7: 有没有其他方法可以实现矩阵的 90 度旋转?
回答: 有,可以通过直接交换矩阵的元素位置来实现,但这种方法通常比先转置再反转每一行更复杂。

问题 8: 旋转后的矩阵会改变原矩阵的内容吗?
回答: 这取决于具体的实现方式。如果是在原地修改矩阵,原矩阵的内容会被改变;如果是创建一个新的矩阵来存储旋转后的结果,原矩阵的内容则不会改变。

问题 9: 这个方法的时间复杂度是多少?
回答: 这个方法的时间复杂度是 O(n²),因为需要遍历矩阵中的每个元素进行转置和反转操作。

问题 10: 如果矩阵不是方阵,这个方法还能用吗?
回答: 不能,这个方法只适用于 n × n 的方阵。对于非方阵,需要采用其他方法来实现旋转。