原地旋转不可能比O(n²)更快，原因是如果我们想旋转矩阵，我们必须至少一次触及所有n²元素，无论你实现什么算法。

从线性的角度来看，考虑以下矩阵:

    1 2 3        0 0 1
A = 4 5 6    B = 0 1 0
    7 8 9        1 0 0

现在求A

     1 4 7
A' = 2 5 8
     3 6 9

考虑A'对B的作用，或B对A'的作用。 分别为:

      7 4 1          3 6 9
A'B = 8 5 2    BA' = 2 5 8
      9 6 3          1 4 7

这对任何nxn矩阵都是可展开的。 在代码中快速应用这个概念:

void swapInSpace(int** mat, int r1, int c1, int r2, int c2)
{
    mat[r1][c1] ^= mat[r2][c2];
    mat[r2][c2] ^= mat[r1][c1];
    mat[r1][c1] ^= mat[r2][c2];
}

void transpose(int** mat, int size)
{
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        for (int j = (i + 1); j < size; j++)
        {
            swapInSpace(mat, i, j, j, i);
        }
    }
}

void rotate(int** mat, int size)
{
    //Get transpose
    transpose(mat, size);

    //Swap columns
    for (int i = 0; i < size / 2; i++)
    {
        for (int j = 0; j < size; j++)
        {
            swapInSpace(mat, i, j, size - (i + 1), j);
        }
    }
}

这是一个如今被高估的面试问题。

我的建议是:不要让面试官用他们关于解决这个问题的疯狂建议把你弄糊涂了。使用白板绘制输入数组的索引，然后绘制输出数组的索引。旋转前后的列分度示例如下:

30 --> 00
20 --> 01
10 --> 02
00 --> 03

31 --> 10
21 --> 11
11 --> 12
01 --> 13

注意旋转后的数字模式。

下面提供了一个简洁的Java解决方案。经过测试，它是有效的:

 Input:
    M A C P 
    B N L D 
    Y E T S 
    I W R Z 

    Output:
    I Y B M 
    W E N A 
    R T L C 
    Z S D P 

/**
 * (c) @author "G A N MOHIM"
 * Oct 3, 2015
 * RotateArrayNintyDegree.java
 */
package rotatearray;

public class RotateArrayNintyDegree {

    public char[][] rotateArrayNinetyDegree(char[][] input) {
        int k; // k is used to generate index for output array

        char[][] output = new char[input.length] [input[0].length];

        for (int i = 0; i < input.length; i++) {
            k = 0;
            for (int j = input.length-1; j >= 0; j--) {
                output[i][k] = input[j][i]; // note how i is used as column index, and j as row
                k++;
            }
        }

        return output;
    }

    public void printArray(char[][] charArray) {
        for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
            for (int j = 0; j < charArray[0].length; j++) {
                System.out.print(charArray[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }


    }

    public static void main(String[] args) {
        char[][] input = 
                { {'M', 'A', 'C', 'P'},
                  {'B', 'N', 'L', 'D'},
                  {'Y', 'E', 'T', 'S'},
                  {'I', 'W', 'R', 'Z'}
                };

        char[][] output = new char[input.length] [input[0].length];

        RotateArrayNintyDegree rotationObj = new RotateArrayNintyDegree();
        rotationObj.printArray(input);

        System.out.println("\n");
        output = rotationObj.rotateArrayNinetyDegree(input);
        rotationObj.printArray(output);

    }

}

这是我对矩阵90度旋转的尝试，这是c中的2步解决方案，首先转置矩阵，然后交换cols。

#define ROWS        5
#define COLS        5

void print_matrix_b(int B[][COLS], int rows, int cols) 
{
    for (int i = 0; i <= rows; i++) {
        for (int j = 0; j <=cols; j++) {
            printf("%d ", B[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

void swap_columns(int B[][COLS], int l, int r, int rows)
{
    int tmp;
    for (int i = 0; i <= rows; i++) {
        tmp = B[i][l];
        B[i][l] = B[i][r];
        B[i][r] = tmp;
    }
}


void matrix_2d_rotation(int B[][COLS], int rows, int cols)
{
    int tmp;
    // Transpose the matrix first
    for (int i = 0; i <= rows; i++) {
        for (int j = i; j <=cols; j++) {
            tmp = B[i][j];
            B[i][j] = B[j][i];
            B[j][i] = tmp;
        }
    }
    // Swap the first and last col and continue until
    // the middle.
    for (int i = 0; i < (cols / 2); i++)
        swap_columns(B, i, cols - i, rows);
}



int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int B[ROWS][COLS] = { 
                  {1, 2, 3, 4, 5}, 
                      {6, 7, 8, 9, 10},
                          {11, 12, 13, 14, 15},
                          {16, 17, 18, 19, 20},
                          {21, 22, 23, 24, 25}
                        };

    matrix_2d_rotation(B, ROWS - 1, COLS - 1);

    print_matrix_b(B, ROWS - 1, COLS -1);
    return 0;
}

顺时针或逆时针旋转2D数组的常用方法。

顺时针旋转 首先颠倒上下，然后交换对称 1 2 3 7 8 9 7 4 4 5 6 => 4 5 6 => 8 5 7 8 9 1 2 3 9 6 3

void rotate(vector<vector<int> > &matrix) {
    reverse(matrix.begin(), matrix.end());
    for (int i = 0; i < matrix.size(); ++i) {
        for (int j = i + 1; j < matrix[i].size(); ++j)
            swap(matrix[i][j], matrix[j][i]);
    }
}

逆时针方向旋转 首先从左到右反向，然后交换对称 1 2 3 3 2 1 3 6 9 4 5 6 => 6 5 4 => 2 5 7 8 9 9 8 7 1 4 7

void anti_rotate(vector<vector<int> > &matrix) {
    for (auto vi : matrix) reverse(vi.begin(), vi.end());
    for (int i = 0; i < matrix.size(); ++i) {
        for (int j = i + 1; j < matrix[i].size(); ++j)
            swap(matrix[i][j], matrix[j][i]);
    }
}

可以做递归相当干净，这里是我的实现在golang!

在没有额外内存的情况下递归地旋转go golang中的NXN矩阵

func rot90(a [][]int) {
    n := len(a)
    if n == 1 {
        return
    }
    for i := 0; i < n; i++ {
        a[0][i], a[n-1-i][n-1] = a[n-1-i][n-1], a[0][i]
    }
    rot90(a[1:])
}