在python中顺时针旋转矩阵90度

在程序设计过程中，经常需要对矩阵进行操作，其中之一就是矩阵旋转。本文将介绍如何在Python中，顺时针旋转矩阵90度。

方法一：使用numpy库

numpy库是Python中非常重要的科学计算库，提供了强大而且简单易用的数据结构和数学函数。其中包括了旋转矩阵的函数，如下所示：

import numpy as np

# 定义原始矩阵（3行4列）
original = np.array([[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 10, 11, 12]])

# 调用旋转函数
rotated = np.rot90(original, k=1, axes=(0, 1))

# 打印旋转后的矩阵
print(rotated)

解释一下上面代码的关键部分：

• np.array()函数用来创建一个矩阵。

• np.rot90()函数用来旋转矩阵，其参数说明如下：

  • original：要旋转的原始矩阵。
  • k：旋转次数，本文中顺时针旋转90度，所以为1。
  • axes：沿着哪两个轴进行旋转。对于一个二维矩阵，(0, 1)表示沿着x y轴旋转。

此方法非常简便，但如果不使用numpy库的话，我们也可以使用Python内置的列表和for循环来旋转矩阵。

方法二：不使用numpy库

下面的代码片段演示了如何旋转一个矩阵：

# 定义原始矩阵（3行4列）
original = [[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 10, 11, 12]]

# 获得矩阵的行和列数
rows = len(original)
cols = len(original[0])

# 构建旋转后的矩阵
rotated = [[0] * rows for _ in range(cols)]

# 遍历初始矩阵，将元素顺时针旋转90度后放入新矩阵
for i in range(rows):
    for j in range(cols):
        rotated[j][rows-1-i] = original[i][j]

# 打印旋转后的矩阵
for row in rotated:
    print(row)

说明一下上面代码的主要部分：

• rotated = [[0] * rows for _ in range(cols)]：先创建一个行列颠倒的空矩阵，用0填充。
• rotated[j][rows-1-i] = original[i][j]：通过循环索引，将原始矩阵相应位置的元素旋转到新矩阵的正确位置。

结语

本文讲述了如何在Python中实现顺时针旋转矩阵90度，通过numpy库和循环来完成。numpy库可以极大简化矩阵相关操作，但是如果不想使用numpy的话，那么使用Python内置的列表和for循环来计算也是一个不错的选择。