LeetCode算法题-Reshape the Matrix（Java实现）

这是悦乐书的第264次更新，第277篇原创

01 看题和准备

今天介绍的是LeetCode算法题中Easy级别的第131题（顺位题号是566）。在MATLAB中，有一个非常有用的函数叫做'reshape'，它可以将矩阵重新整形为一个不同大小的矩阵，但保留其原始数据。您将获得一个由二维数组表示的矩阵，以及两个正整数r和c，分别表示所需重新整形矩阵的行号和列号。重新形成的矩阵需要以相同的行遍历顺序填充原始矩阵的所有元素。如果具有给定参数的“重塑”操作是可能且合法的，则输出新的重新整形矩阵;否则，输出原始矩阵。例如：

输入：nums = [[1,2]，[3,4]]，r = 1，c = 4

输出：[[1,2,3,4]]

说明：行遍历的是[1,2,3,4]。新的重新形状矩阵是1 x 4矩阵，使用前面的列表逐行填充。

输入：nums = [[1,2]，[3,4]]，r = 2，c = 4

输出：[[1,2]，[3,4]]

说明：无法将2 x 2矩阵重塑为2 x 4矩阵。所以输出原始矩阵。

注意：

• 给定矩阵的高度和宽度在[1,100]范围内。

• 给定的r和c都是正数。

本次解题使用的开发工具是eclipse，jdk使用的版本是1.8，环境是win7 64位系统，使用Java语言编写和测试。

02 第一种解法

题目要求我们把二维数组，根据给出的行和列，进行行列互换，不能换就返回原数组。我们需要考虑的是小行大列转成大行小列，或者大行小列转成小行大列这两种情况，两层循环肯定是逃不掉的。

第一种情况：小行大列转成大行小列，循环内部，原数组的数组循环一次，会往新数组里插入同样多的数据，但是会分成（原数组的列/新数组的列c）行。比如原来是2行4列的数组，在第一次内层循环后，会往新数组中插入2行2列，在第二次内层循环的时候，再插入2行2列，变成新数组4行2列。

第二种情况：大行小列转成小行大列，原数组外部循环（新数组的列/原数组的列）次，才能将一行数据写入到新数组中去。比如原来是4行2列的数组，外部循环第二次时，会往新数组中插入1行4列，在第四次外部循环时，再插入1行4列，变成新数组2行4列。

所以，新数组的行列起始值在循环外部，在内层循环里，每次都是列自加1，如果列自加到等于c，那么表明要换行了，此时行再加1，然后列重置为0，直到转换完所有数据。

public int[][] matrixReshape(int[][] nums, int r, int c) {
    if (nums.length == 0 || nums.length*nums[0].length != r*c) {
        return nums;
    }
    int[][] result = new int[r][c];
    int row = 0;
    int col = 0;
    for (int i=0; i<nums.length; i++) {
        for (int j=0; j<nums[0].length; j++) {
            result[row][col] = nums[i][j];
            col++;
            if (col == c) {
                col = 0;
                row++;
            }
        }
    }
    return result;
}

03 第二种解法

第一种解法的内层循环那里，我们可以观察下，新数组的列col是有周期的，每次都是从0开始，到c结束，然后row就加1，那么我们可不可以利用取余来替换col，因为取余也是具有周期性的，借助col%c来处理列，那么行呢？

行可以看做逢c进一，也就是循环处理c次数据后，row才会加1。所以结合两者，使用一个次数变量count，col的值就变成了count对c取余，row的值就变成了count除以c的商。

public int[][] matrixReshape2(int[][] nums, int r, int c) {
    if (nums.length == 0 || nums.length*nums[0].length != r*c) {
        return nums;
    }
    int[][] result = new int[r][c];
    int count = 0;
    for (int i=0; i<nums.length; i++) {
        for (int j=0; j<nums[0].length; j++) {
            result[count/c][count%c] = nums[i][j];
            count++;
        }
    }
    return result;
}

04 第三种解法

我们也可以使用队列来进行辅助操作，利用队列先进先出的特性。使用一次两层循环，将原数组元素依次入队，然后再使用一次两层循环，将队列中的元素依次出队，插入到新数组中去即可。

public int[][] matrixReshape3(int[][] nums, int r, int c) {
    if (nums.length == 0 || nums.length*nums[0].length != r*c) {
        return nums;
    }
    int[][] result = new int[r][c];
    Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();
    for (int i=0; i<nums.length; i++) {
        for (int j=0; j<nums[0].length; j++) {
            queue.offer(nums[i][j]);
        }
    }
    for (int i=0; i<r; i++) {
        for (int j=0; j<c; j++) {
            result[i][j] = queue.poll();
        }
    }
    return result;
}

05 小结

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