Java 小例子：按照順時針或逆時針方向輸出一個數字矩陣__Java

題目：按照指定的長寬和輸出方向，從外向內列印一個從 1 開始的數字矩陣，矩陣的開始位置在左上方。如下圖

代碼及注釋如下：

public class NumberMatrix {    public static void main(String[] args) {        int width = 25;        int height = 12;        boolean clockwise = false;        outputMatrix(width, height, clockwise);    }    /**     * 按照指定的長寬和輸出方向，從外向內列印一個從 1 開始的數字矩陣，矩陣的開始位置在左上方。     *     * @param width     矩陣寬度     * @param height    矩陣高度     * @param clockwise 是否是順時針方向     */    private static void outputMatrix(int width, int height, boolean clockwise) {        // 首先判斷最大數位位元，以決定輸出如何對齊        int numLength = (int) Math.log10(width * height) + 1;        // 決定輸出的格式（最大位元 + 1個空格）        String format = "%" + (numLength + 1) + "d";        // 定義要輸出的二維數組，注意維度是從高到低的        // 此時 matrix 中所有元素的值都是 0        int[][] matrix = new int[height][width];        // 定義一個位置指標和一個計數器，位置指標進行移動，而計數器負責遞增，遞增後的數字        // 被填充進矩陣，當 width * height 個數字填充完畢，這個矩陣就完成了。        // 注意這裡位置指標的第一個元素對應 matrix 的第一個維度 y，第二個元素對應第二個維度 x。        int[] pointer = {0, 0};        int counter = 1;        // 定義當前移動的方向：1、2、3、4 分別表示上、右、下、左。        // 順時針的起始方向為右，逆時針的起始方向為下。        int direction = clockwise ? 2 : 3;        // 開始迴圈填充，每個填充分為三步        for (int i = 1, max = width * height; i <= max; i++) {            // 1. 填充內容            int y = pointer[0];            int x = pointer[1];            matrix[y][x] = counter;            // 2. 計數器自增            counter += 1;            // 3. 移動到下一個位置，因為這地方比較複雜，所以開個方法實現            direction = move(matrix, width, height, pointer, direction, clockwise);        }        // 矩陣填充完畢，按照正常的方式迴圈輸出即可        for (int y = 0; y < height; y++) {            for (int x = 0; x < width; x++) {                System.out.printf(format, matrix[y][x]);            }            System.out.println();  // 完成一行後輸出換行        }    }    /**     * 在矩陣中移動     *     * @param matrix    矩陣，用於判斷前進方向的下一個位置是否已經填充了數字，如果是則轉向     * @param width     矩陣的寬     * @param height    矩陣的高     * @param pointer   指標的當前位置。調用本方法后里面的值會改變，除非方法返回 0     * @param direction 指標當前移動的方向     * @param clockwise 是否是要按順時針方向轉向     *     * @return 移動後的新方向（與原來的方向可能相同也可能不同）。如果無法再繼續移動，則返回 0     */    private static int move(int[][] matrix, int width, int height, int[] pointer, int direction, boolean clockwise) {        // 先嘗試按照原來的方向移動到 newPointer        int[] newPointer = moveDirectly(pointer, direction);        // 檢查 newPointer 是否合法，如果合法則將其賦值給 pointer 並保持原來的方向，方法完成        if (isValid(newPointer, matrix, width, height)) {            System.arraycopy(newPointer, 0, pointer, 0, 2);            return direction;        }        // 進行轉向，重新從 pointer 朝新的方向移動        direction = turn(direction, clockwise);        newPointer = moveDirectly(pointer, direction);        // 檢查 newPointer 是否合法（同前面一樣）        if (isValid(newPointer, matrix, width, height)) {            System.arraycopy(newPointer, 0, pointer, 0, 2);            return direction;        }        // 既無法前進也無法轉向，那麼無法繼續移動。        return 0;    }    // 判斷矩陣中指定的位置是否可以填充    private static boolean isValid(int[] newPointer, int[][] matrix, int width, int height) {        // 位置不能超出矩陣範圍        if (newPointer[0] >= height                || newPointer[0] < 0                || newPointer[1] >= width                || newPointer[1] < 0) {            return false;        }        // 位置的內容應該為空白        if (matrix[newPointer[0]][newPointer[1]] != 0) {            return false;        }        return true;    }    // 轉向。根據我們對 direction 的定義，順時針就是 +1，逆時針就是 -1    private static int turn(int direction, boolean clockwise) {        int newDirection = clockwise ? direction + 1 : direction - 1;        if (newDirection > 4) {            newDirection = 1;        } else if (newDirection < 1) {            newDirection = 4;        }        return newDirection;    }    /**     * 朝指定的方向移動，並返回新的位置     *     * @param pointer   當前位置     * @param direction 方向     *     * @return 新的位置     */    private static int[] moveDirectly(int[] pointer, int direction) {        int y = pointer[0];        int x = pointer[1];        switch (direction) {            case 1:                return new int[]{y - 1, x};            case 2:                return new int[]{y, x + 1};            case 3:                return new int[]{y + 1, x};            case 4:                return new int[]{y, x - 1};        }        throw new IllegalArgumentException("方向不正確: " + direction);    }}