Java回形数组

最近遇到一个面试题。

给定一个数字n，输出一个n阶矩阵。矩阵中的元素为1到n²。按回形排列
eg1 :

输入：n=2
输出:
1 2
4 3

eg2:

输入：n=3
输出：
1 2 3
8 9 4
7 6 5

思路：

这个题属于现实中遇到很简单，但是程序实现还是有些难度的问题。
面试的时候面试官让我手写出这个问题的解法，无奈最后实在没写出来。纸上写代码太难了。
这个问题其实需要分成三个层次去看。
第一层看出来，此问题需要一个二维数组解决
第二层看出来，此问题一个有四种操作数组的情况
第三层看出来，此问题可以按层次操作。
明白这三层思路，那就能解决问题了。但是还是有几个边界问题需要处理

1. 如何划分四种操作的操作范围

这个问题其实看你的习惯，我这里是按平均分配的原则分配给了四次操作。每次操作处理n-1-当前层数次

image.png

2. n为奇数的时候，最内层只有一个元素。此时按下面方法无法被处理。因此如果n为奇数时直接将最内层的填充为n*n

代码

public class Solution {
    /**
     * 二维数组输出工具
     *
     * @param arr    二维数据
     * @param length 补齐长度
     */
    static void print(int[][] arr, int length) {
        for (int[] ints : arr) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(getLengthSpace(anInt, length));
            }
            System.out.println();
        }
    }

    /**
     * 补齐空格工具类
     *
     * @param num    元素
     * @param length 补齐的长度
     * @return 补齐之后的元素
     */
    static String getLengthSpace(int num, int length) {
        StringBuilder result = new StringBuilder(String.valueOf(num));
        int size = length - result.length() + 1;
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            result.append(" ");
        }
        return result.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        print(fun(100), 5);
    }

    /**
     * 回形数组构建
     *
     * @param n 阶数
     * @return n阶数组
     */
    static int[][] fun(int n) {
        int[][] arr = new int[n][n];
        int start = 1;
        //当前构建的层数，默认为0
        int layer = 0;
        //如果n为偶数则遍历n/2此，若n为奇数则需要遍历n/2+1次。
        for (int i = 0; i < (n / 2 + n % 2); i++) {
            //水平向右填充
            for (int first = layer; first < n - 1 - layer; first++) {
                arr[layer][first] = start++;
            }
            //垂直向下填充
            for (int second = layer; second < n - 1 - layer; second++) {
                arr[second][n - layer - 1] = start++;
            }
            //水平向左填充
            for (int third = n - layer - 1; third > layer; third--) {
                arr[n - layer - 1][third] = start++;
            }
            //垂直向上填充
            for (int forth = n - layer - 1; forth > layer; forth--) {
                arr[forth][layer] = start++;
            }
            //进行下一层遍历
            ++layer;
        }
        //n为奇数的时候，数组最中间的元素无法被填写。因此手动填充为n*n
        if (n % 2 != 0) {
            int mid = n >> 1;
            arr[mid][mid] = n * n;
        }
        return arr;
    }
}