Python 交换矩阵的对角线

在本文中，我们将学习使用Python交换矩阵的对角线的程序。

假设我们已经输入了一个NxN的矩阵。我们将使用以下方法交换输入矩阵的对角线。

使用的方法

以下是实现此任务的各种方法：

• 使用嵌套的for循环和临时变量

• 使用‘，’交换运算符

步骤

下面是执行所需任务的算法/步骤。

• 创建一个变量来存储矩阵的行数

• 创建一个名为printGivenMatrix()的函数，用于打印给定的矩阵

• 在printGivenMatrix()函数内使用for循环遍历给定矩阵的行

• 使用另一个嵌套的for循环遍历当前行的列

• 打印当前行和列的对应矩阵元素

• 创建一个名为swapMatDiagonals()的函数，通过接受输入矩阵作为参数来交换输入矩阵的对角线

• 使用for循环遍历矩阵的行

• 使用if条件语句检查行索引是否不等于矩阵行数的一半

• 如果条件为真，则使用临时变量交换对角线上的元素

• 创建一个变量来存储输入矩阵

• 通过调用上述定义的swapMatDiagonals()函数并将输入矩阵作为参数传递来交换矩阵的对角线

• 通过调用printGivenMatrix()方法再次打印输入矩阵

方法1：使用嵌套的for循环和临时变量

示例

以下程序使用嵌套的for循环和临时变量交换了矩阵的对角线：

# creating a function to print the given matrix
def printGivenMatrix(inputMatrix):
   # Traversing in the rows of the input matrix
      for p in range(rows):
         # Traversing in the columns corresponding to the current row
         # of the input matrix
            for q in range(rows):
               # printing the element at the current row and column
                  print(inputMatrix[p][q], end=" ")
            # Printing a new line to separate the rows
            print()
# creating a function to interchange the diagonals
# of matrix by accepting input matrix as an argument
def swapMatDiagonals(inputMatrix):
   # traversing through the rows of a matrix
      for p in range(rows):
         # checking whether the row index is not half of the rows of a matrix
         if (p != rows / 2):
            # swapping elements of diagonals using a temporary variable
               tempVariable = inputMatrix[p][p]
               inputMatrix[p][p] = inputMatrix[p][rows - p - 1]
               inputMatrix[p][rows - p - 1] = tempVariable
# input no of rows of a matrix
rows = 3
# input matrix(3x3 matrix)
inputMatrix = [[5, 1, 3],
               [6, 10, 8],
               [7, 2, 4]]
print("The Given Matrix is:")
printGivenMatrix(inputMatrix)
print("Interchanging Diagonals of an input matrix:")
#calling the above swapMatDiagonals() function bypassing the input matrix to it
swapMatDiagonals(inputMatrix)
# Printing the matrix again after interchanging the diagonals of it
printGivenMatrix(inputMatrix)

输出

执行上面的程序后，会产生以下输出结果：

The Given Matrix is:
5 1 3 
6 10 8 
7 2 4 
Interchanging Diagonals of an input matrix:
3 1 5 
6 10 8 
4 2 7

时间复杂度 - O(N)

其中N代表行数或列数，因为我们只使用一个循环来交换指定矩阵的对角线。

辅助空间 - O(1)。因为我们没有使用任何额外的空间。

方法2：使用‘，’交换操作符

示例

以下程序使用‘,’(交换)操作符交换矩阵的对角线 –

# creating a function to print the given matrix
def printGivenMatrix(inputMatrix):
   # Traversing in the rows of the input matrix
      for p in range(rows):
         # Traversing in the columns corresponding to the current row
            for q in range(rows):
               # printing the element at the current row and column
                  print(inputMatrix[p][q], end=" ")
            # Printing a new line to separate the rows
            print()
# creating a function to interchange the diagonals of the matrix
def swapMatDiagonals(inputMatrix):
   # traversing through the rows of a matrix
      for p in range(rows):
         # checking whether the row index is not half of the rows of a matrix
         if (p != rows / 2):
            # swapping elements of diagonals using ','(swapping operator)
               inputMatrix[p][p], inputMatrix[p][rows - p - 1] =  inputMatrix[p][rows - p - 1], inputMatrix[p][p]
# input no of rows of a matrix
rows = 3
# input matrix(3x3 matrix)
inputMatrix = [[5, 1, 3],
               [6, 10, 8],
               [7, 2, 4]]
print("The Given Matrix is:")
printGivenMatrix(inputMatrix)
print("Interchanging Diagonals of an input matrix:")
# calling the above swapMatDiagonals() function
swapMatDiagonals(inputMatrix)
# Printing the matrix again after interchanging the diagonals of it
printGivenMatrix(inputMatrix)

输出

执行上面的程序将生成以下输出-

The Given Matrix is:
5 1 3 
6 10 8 
7 2 4 
Interchanging Diagonals of an input matrix:
3 1 5 
6 10 8 
4 2 7

时间复杂度 − O(N)

辅助空间 − O(1)。因为我们没有使用任何额外的空间。

结论

在本文中，我们学习了两种不同的方法来交换矩阵的对角线元素。此外，我们还学习了如何通过使用交换操作符（’,’）（临时变量）来交换两个变量而不占用额外的空间。