JavaでN×Nの正方行列を反時計回りに90度回転させる方法

N×N の正方行列が与えられたとき、その行列を反時計回りに90度回転させることを考えます。まずは具体的な例を見てみましょう。

入力例：

N = 3
matrix[ ][ ] = [
    [1 2 3],
    [4 5 6],
    [7 8 9]
]

出力例：

3 6 9 2 5 8 1 4 7

解説： 与えられた行列を反時計回りに90度回転させると、各行・各列の位置関係が変化し、出力は「3 6 9 2 5 8 1 4 7」となります。

この問題へのアプローチ

基本的な発想は、まず与えられた行列の転置行列を求め、その後に行ごとに要素を入れ替えるというものです。手順は以下の通りです。

• 正方行列を入力として受け取る。

• 行列の転置（行と列を入れ替えたもの）を求める。

• インデックス 0 の要素とインデックス n-1 の要素を入れ替える。

• 結果を出力して返す。

実装例

以下は、上記のアプローチを Java で実装したサンプルコードです。

import java.io.*;
class Solution {
    static void rotateMatrix(
        int n, int matrix[][]){
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                for (int j = i; j < n; j++) {
                    int temp= matrix[i][j];
                    matrix[i][j]= matrix[j][i];
                    matrix[j][i]= temp;
                }
            }
    for(int i=0;i<n;i++){
        int top=0;
        int bottom = n-1;
        while(top<bottom){
            int temp = matrix[top][i];
            matrix[top][i]=matrix[bottom][i];
            matrix[bottom][i] = temp;
            top++;
            bottom--;
        }
    }
}
static void displayMatrix(int N, int mat[][]){
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        for (int j = 0; j < N; j++)
            System.out.print(" " + mat[i][j]);
            System.out.print("\n");
        }
        System.out.print("\n");
    }
    public static void main(String[] args){
        int N = 3;
        int mat[][] = {
            {1,2,3},
            {4,5,6},
            {7,8,9}
        };
        rotateMatrix(N, mat);
        displayMatrix(N, mat);
    }
}

出力結果

上記のコードを実行すると、以下の出力が得られます。

3 6 9 2 5 8 1 4 7