从二维数组转置矩阵
Posted
技术标签:
【中文标题】从二维数组转置矩阵【英文标题】：Transposing a matrix from a 2D array 【发布时间】：2014-11-29 14:31:24 【问题描述】：我正在自学一些 java，我坚持创建一个二维数组，用随机值对其进行初始化，然后创建数组的转置。
一个示例输出是：
$ java Test1 22 333 44 555 6
Enter the number of rows (1-10): 0
ERROR: number not in specified range (1-10) !
and so on until you enter the correct number of rows and columns.
原始矩阵
1 22 333 44 555 6
转置矩阵
1 333 555` 22 44 6`
^ 应该是最终输出。一些有关代码的帮助将不胜感激！
如果行数或列数超出指定范围，我想编写代码以生成错误消息。如果从命令行读取矩阵元素而不是随机生成它们。
import java.util.Scanner;
public class Test1
/** Main method */
public static void main(String[] args)
Scanner input = new Scanner(System.in);
System.out.print("Enter the number of rows (1-10): ");
int rows = input.nextInt();
System.out.print("Enter the number of columns (1-10): ");
int cols = input.nextInt();
// Create originalMatrix as rectangular two dimensional array
int[][] originalMatrix = new int[rows][cols];
// Assign random values to originalMatrix
for (int row = 0; row < originalMatrix.length; row++)
for (int col = 0; col < originalMatrix[row].length; col++)
originalMatrix[row][col] = (int) (Math.random() * 1000);
// Print original matrix
System.out.println("\nOriginal matrix:");
printMatrix(originalMatrix);
// Transpose matrix
int[][] resultMatrix = transposeMatrix(originalMatrix);
// Print transposed matrix
System.out.println("\nTransposed matrix:");
printMatrix(resultMatrix);
/** The method for printing the contents of a matrix */
public static void printMatrix(int[][] matrix)
for (int row = 0; row < matrix.length; row++)
for (int col = 0; col < matrix[row].length; col++)
System.out.print(matrix[row][col] + " ");
System.out.println();
/** The method for transposing a matrix */
public static int[][] transposeMatrix(int[][] matrix)
// Code goes here...
【问题讨论】：
如果您发布您尝试过的代码，您将获得更好的帮助。我们无法判断您是否在输入字符串、验证输入或转置数组元素时遇到问题。 我在这里没有看到任何矩阵。请让您的帖子更具可读性。您正在尝试线性显示二维矩阵 抱歉，我在第一篇文章中添加了我正在处理的代码。我知道它需要一些修改，但我不确定如何实现它们 我不知道为什么它呈线性显示......它不应该 您在哪一部分遇到了问题？ 【参考方案1】：这是一个返回转置矩阵的 int[][] 的简单方法...
public static int[][] transposeMatrix(int[][] matrix)
int m = matrix.length;
int n = matrix[0].length;
int[][] transposedMatrix = new int[n][m];
for(int x = 0; x < n; x++)
for(int y = 0; y < m; y++)
transposedMatrix[x][y] = matrix[y][x];
return transposedMatrix;
除了打印二维矩阵，您还可以使用如下方法：
public static String matrixToString(int[][] a)
int m = a.length;
int n = a[0].length;
String tmp = "";
for(int y = 0; y<m; y++)
for(int x = 0; x<n; x++)
tmp = tmp + a[y][x] + " ";
tmp = tmp + "\n";
return tmp;
【讨论】：
上述方案只适用于方阵，不适用于M和N不同的矩阵。【参考方案2】：上面提供的答案在内存方面效率不高。它使用另一个数组 - transposedMatrix 除了作为参数提供的数组。这将导致消耗双倍内存。我们可以按如下方式就地执行此操作：
public void transposeMatrix(int[][] a)
int temp;
for(int i=0 ; i<(a.length/2 + 1); i++)
for(int j=i ; j<(a[0].length) ; j++)
temp = a[i][j];
a[i][j] = a[j][i];
a[j][i] = temp;
displayMatrix(a);
public void displayMatrix(int[][] a)
for(int i=0 ; i<a.length ; i++)
for(int j=0 ; j<a[0].length ; j++)
System.out.print(a[i][j] + " ");
System.out.println();
【讨论】：
这不会返回矩形矩阵的转置。【参考方案3】：你可以使用下面的类，它有你想要的大部分方法。
/**
* Class representing square matrix of given size.
* It has methods to rotate by 90, 180 and 270
* And also to transpose and flip on either axis.
*
* I have used both space efficient methods in transpose and flip
* And simple but more space usage for rotation.
*
* This is using builder pattern hence, you can keep on applying
* methods say rotate90().rotate90() to get 180 turn.
*
*/
public class Matrix
private int[][] matrix;
final int size;
public Matrix(final int size)
this.size = size;
matrix = new int[size][size];
for (int i=0;i<size;i++)
for (int j=0;j<size;j++)
matrix[i][j] = i*size + j;
public Matrix rotate90()
int[][] temp = new int[size][size];
for (int i=0;i<size;i++)
for (int j=0;j<size;j++)
temp[i][j] = matrix[size-1-j][i];
matrix = temp;
return this;
public Matrix rotate180()
int[][] temp = new int[size][size];
for (int i=0;i<size;i++)
for (int j=0;j<size;j++)
temp[i][j] = matrix[size-1-i][size-1-j];
matrix = temp;
return this;
public Matrix rotate270()
int[][] temp = new int[size][size];
for (int i=0;i<size;i++)
for (int j=0;j<size;j++)
temp[i][j] = matrix[j][size-1-i];
matrix = temp;
return this;
public Matrix transpose()
for (int i=0; i<size-1; i++)
for (int j=i+1; j<size; j++)
int tmp = matrix[i][j];
matrix[i][j] = matrix[j][i];
matrix[j][i] = tmp;
return this;
public Matrix flipVertical()
for (int i=0; i<size; i++)
for (int j=0; j<size/2; j++)
int tmp = matrix[i][size-1-j];
matrix[i][size-1-j] = matrix[i][j];
matrix[i][j] = tmp;
return this;
public Matrix flipHorizontal()
for (int i=0; i<size/2; i++)
for (int j=0; j<size; j++)
int tmp = matrix[size-1-i][j];
matrix[size-1-i][j] = matrix[i][j];
matrix[i][j] = tmp;
return this;
@Override
public String toString()
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i=0;i<size;i++)
for (int j=0;j<size;j++)
sb.append("|");
sb.append(matrix[i][j]);
if (size > 3)
sb.append("\t");
sb.append("|\n");
return sb.toString();
public static void main(String... args)
Matrix m = new Matrix(3);
System.out.println(m);
//transpose and flipHorizontal is 270 turn (-90)
System.out.println(m.transpose());
System.out.println(m.flipHorizontal());
//rotate 90 further to bring it back to original position
System.out.println(m.rotate90());
//transpose and flip Vertical is 90 degree turn
System.out.println(m.transpose().flipVertical());
输出：
|0|1|2|
|3|4|5|
|6|7|8|
|0|3|6|
|1|4|7|
|2|5|8|
|2|5|8|
|1|4|7|
|0|3|6|
|0|1|2|
|3|4|5|
|6|7|8|
|6|3|0|
|7|4|1|
|8|5|2|
【讨论】：
【参考方案4】：对于方阵，无需遍历整个数组，您只需遍历 2D 数组的对角一半并将值与相应的索引交换。
public void transposeMatrix(int[][] a)
for(int i=0 ; i<n; i++)
for(int j=0 ; j<i ; j++)
int temp = a[i][j];
a[i][j] = a[j][i];
a[j][i] = temp;
【讨论】：
【参考方案5】：这是 Kotlin 解决方案！
fun displayMatrix(matrix: Array<IntArray>)
for(row in matrix)
for(column in row)
print("$column ")
println()
fun main()
//Create Array
val matrixA = arrayOf(intArrayOf(2, 3, 4), intArrayOf(5, 6, 4), intArrayOf(1, 6, 7), intArrayOf(0, 2, 8))
println("Dimension on X: $matrixA[0].size")
println("Dimension on Y: $matrixA.size")
displayMatrix(matrixA)
println()
val transposeMatrix = Array(matrixA[0].size) IntArray(matrixA.size)
for(i in 0..matrixA.size - 1)
for(j in 0..matrixA[0].size - 1)
transposeMatrix[j][i] = matrixA[i][j]
displayMatrix(transposeMatrix)
【讨论】：
【参考方案6】：n x m 矩阵的另一种 Kotlin 解决方案
fun transpose(matrix: Array<Array<Double>>): Array<Array<Double>>
return matrix[0].mapIndexed col, _ ->
matrix.mapIndexed row, _ ->
matrix[row][col]
.toTypedArray()
.toTypedArray()
fun printMatrix(matrix: Array<Array<Double>>)
println(matrix.joinToString("\n") it.contentToString() )
fun main()
val matrix = arrayOf(
arrayOf( 1.0, 2.0, 3.0),
arrayOf( 4.0, 5.0, 6.0),
arrayOf( 7.0, 8.0, 9.0),
arrayOf( 1.0, 2.0, 3.0),
)
println("matrix:")
printMatrix(matrix)
println("transpose(matrix):")
printMatrix(transpose(matrix))
输出
matrix:
[1.0, 2.0, 3.0]
[4.0, 5.0, 6.0]
[7.0, 8.0, 9.0]
[1.0, 2.0, 3.0]
transpose(matrix):
[1.0, 4.0, 7.0, 1.0]
[2.0, 5.0, 8.0, 2.0]
[3.0, 6.0, 9.0, 3.0]
在Kotlin Playground试试吧
【讨论】：
以上是关于从二维数组转置矩阵的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章