剑指offer一刷：模拟

剑指 Offer 29. 顺时针打印矩阵

难度：简单

根据题目示例可以发现，顺时针打印矩阵的顺序是“从左向右、从上向下、从右向左、从下向上”循环。

因此，考虑设定矩阵的“左、上、右、下”四个边界，模拟以上矩阵遍历顺序。

算法流程：

1. 空值处理：当 matrix 为空时，直接返回空列表 [] 即可。
2. 初始化：矩阵 左、右、上、下 四个边界 l, r, t, b，用于打印的结果列表 res。
3. 循环打印：“从左向右、从上向下、从右向左、从下向上” 四个方向循环打印；
   
   1. 根据边界打印，即将元素按顺序添加至列表 res 尾部；
   2. 边界向内收缩 1（代表已被打印）；
   3. 判断边界是否相遇（是否打印完毕），若打印完毕则跳出。
4. 返回值：返回 res 即可。

class Solution {
    public int[] spiralOrder(int[][] matrix) {
        if(matrix.length == 0) return new int[0];
        int l = 0, r = matrix[0].length - 1, t = 0, b = matrix.length - 1, x = 0;
        int[] res = new int[(r + 1) * (b + 1)];
        while(true) {
            for(int i = l; i <= r; i++) res[x++] = matrix[t][i]; // left to right
            if(++t > b) break;
            for(int i = t; i <= b; i++) res[x++] = matrix[i][r]; // top to bottom
            if(l > --r) break;
            for(int i = r; i >= l; i--) res[x++] = matrix[b][i]; // right to left
            if(t > --b) break;
            for(int i = b; i >= t; i--) res[x++] = matrix[i][l]; // bottom to top
            if(++l > r) break;
        }
        return res;
    }
}

作者：Krahets
链接：https://leetcode.cn/leetbook/read/illustration-of-algorithm/5vfb5v/
来源：力扣（LeetCode）
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

时间复杂度：O(MN)，空间复杂度：O(1)。

剑指 Offer 31. 栈的压入、弹出序列

难度：中等

借用一个辅助栈 $k$，模拟压入 / 弹出操作的排列。根据是否模拟成功，即可得到结果。

• 入栈操作：按照压栈序列的顺序执行。
• 出栈操作：每次入栈后，循环判断“栈顶元素 = 弹出序列的当前元素”是否成立，将符合弹出序列顺序的栈顶元素全部弹出。

注：由于题目规定 栈的所有数字均不相等 ，因此在循环入栈中，每个元素出栈的位置的可能性是唯一的（若有重复数字，则具有多个可出栈的位置）。因而，在遇到“栈顶元素 = 弹出序列的当前元素”就应立即执行出栈。

算法流程：

1. 初始化：辅助栈 stack，弹出序列的索引 i；
2. 遍历压栈序列：各元素记为 num；
   
   1. 元素 num 入栈；
   2. 循环出栈：若 stack 的栈顶元素 = 弹出序列元素 popped[i]，则执行出栈与 i++；
3. 返回值：若 stack 为空，则此弹出序列合法。

class Solution {
    public boolean validateStackSequences(int[] pushed, int[] popped) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        int i = 0;
        for(int num : pushed) {
            stack.push(num); // num 入栈
            while(!stack.isEmpty() && stack.peek() == popped[i]) { // 循环判断与出栈
                stack.pop();
                i++;
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }
}

作者：Krahets
链接：https://leetcode.cn/leetbook/read/illustration-of-algorithm/5wxgft/
来源：力扣（LeetCode）
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

题目指出 pushed 是 popped 的排列。因此，无需考虑 pushed 和 popped长度不同或包含元素不同的情况。

时间复杂度：O(N)，空间复杂度：O(N)。