public class NumberMatrix {
  public static void main(String[] args) {
    int width = 25;
    int height = 12;
    boolean clockwise = false;
    System.out.println("腳本之家測試結果：");
    outputMatrix(width, height, clockwise);
  }
  /**
   * 按照指定的長寬和輸出方向，從外向內打印一個從 1 開始的數(shù)字矩陣，矩陣的開始位置在左上角。
   *
   * @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(shù)字的位數(shù)，以決定輸出如何對齊
    int numLength = (int) Math.log10(width * height) + 1;
    // 決定輸出的格式（最大位數(shù) + 1個空格）
    String format = "%" + (numLength + 1) + "d";
    // 定義要輸出的二維數(shù)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];
    // 定義一個位置指針和一個計數(shù)器，位置指針進行移動，而計數(shù)器負責遞增，遞增后的數(shù)字
    // 被填充進矩陣，當 width * height 個數(shù)字填充完畢，這個矩陣就完成了。
    // 注意這里位置指針的第一個元素對應 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;
    // 開始循環(huán)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(shù)器自增
      counter += 1;
      // 3. 移動到下一個位置，因為這地方比較復雜，所以開個方法實現(xiàn)
      direction = move(matrix, width, height, pointer, direction, clockwise);
    }
    // 矩陣填充完畢，按照正常的方式循環(huán)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(); // 完成一行后輸出換行
    }
  }
  /**
   * 在矩陣中移動
   *
   * @param matrix  矩陣，用于判斷前進方向的下一個位置是否已經(jīng)填充了數(shù)字，如果是則轉向
   * @param width   矩陣的寬
   * @param height  矩陣的高
   * @param pointer  指針的當前位置。調用本方法后里面的值會改變，除非方法返回 0
   * @param direction 指針當前移動的方向
   * @param clockwise 是否是要按順時針方向轉向
   *
   * @return 移動后的新方向（與原來的方向可能相同也可能不同）。如果無法再繼續(xù)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 并保持原來的方向，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，那么無法繼續(xù)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) {
    // 位置不能超出矩陣范圍
    if (newPointer[0] >= height
        || newPointer[0] < 0
        || newPointer[1] >= width
        || newPointer[1] < 0) {
      return false;
    }
    // 位置的內容應該為空
    if (matrix[newPointer[0]][newPointer[1]] != 0) {
      return false;
    }
    return true;
  }
  // 轉向。根據(jù)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，并返回新的位置
   *
   * @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);
  }
}