python 矩阵逆时针旋转

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mob64ca12ee66e3 2024-10-28 07:13:38 ©著作权

文章标签 python 初始化 Python 文章分类 Python 后端开发

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Python 矩阵逆时针旋转的实现

在这篇文章中，我将教你如何使用 Python 实现一个矩阵的逆时针旋转。对于刚入行的小白来说，这个过程可能看上去有些复杂，但按照以下步骤进行，你会很快理解。

总体流程

首先，了解整个实现的流程。以下是我们的一个概览表格，列出了步骤和对应的描述：

步骤	描述
1	初始化矩阵
2	创建一个新的矩阵用于保存结果
3	进行逆时针旋转的计算
4	输出结果矩阵

详细步骤

步骤1：初始化矩阵

我们首先需要定义一个矩阵。这里用二维列表表示：

# 初始化一个 3x3 的矩阵
matrix = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
]

代码说明：这段代码定义了一个 3x3 的矩阵，里面包含了1-9的数字。

步骤2：创建新矩阵

为了保存旋转后的结果，我们需要创建一个新的矩阵。

# 创建一个空矩阵，准备存放旋转后的结果
n = len(matrix)  # 获取矩阵的大小
result = [[0] * n for _ in range(n)]  # 创建一个 n x n 的零矩阵

代码说明：len(matrix) 用于获取原矩阵的行数，然后使用列表推导式创建一个和原矩阵大小相同的全零矩阵。

步骤3：进行逆时针旋转的计算

现在是关键的旋转步骤。我们将遍历原矩阵并填充新矩阵。

# 逆时针旋转
for i in range(n):
    for j in range(n):
        result[n - j - 1][i] = matrix[i][j]

代码说明：双重循环通过行和列遍历原矩阵。公式 result[n - j - 1][i] = matrix[i][j] 将原矩阵的元素按逆时针方向放入新矩阵中。

步骤4：输出结果矩阵

最后，我们可以将旋转后的结果打印出来。

# 输出结果矩阵
for row in result:
    print(row)

代码说明：通过遍历结果矩阵，将每一行打印出来，以便我们可以看到逆时针旋转后的效果。

完整代码示例

以下是将上述步骤汇总到一起的完整代码示例：

# 1. 初始化一个 3x3 的矩阵
matrix = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
]

# 2. 创建一个空矩阵
n = len(matrix)  # 获取矩阵的大小
result = [[0] * n for _ in range(n)]  # 创建一个 n x n 的零矩阵

# 3. 逆时针旋转
for i in range(n):
    for j in range(n):
        result[n - j - 1][i] = matrix[i][j]

# 4. 输出结果矩阵
for row in result:
    print(row)  # 打印旋转后的矩阵

甘特图展示

为了方便理解整个流程，这里用甘特图展示出步骤之间的关系：

gantt
    title 矩阵逆时针旋转流程
    section 步骤
    初始化矩阵         :a1, 2023-10-01, 1d
    创建新矩阵        :after a1  , 1d
    逆时针旋转        :after a2  , 1d
    输出结果矩阵      :after a3  , 1d