Bucle en espiral

Un amigo necesitaba un algoritmo que le permitiera recorrer los elementos de una matriz NxM (N y M son extraños). Se me ocurrió una solución, pero quería ver si mis compañeros SO'ers podrían encontrar una solución mejor.

Estoy publicando mi solución como respuesta a esta pregunta.

Salida de ejemplo:

Para una matriz 3x3, la salida debería ser:

(0, 0) (1, 0) (1, 1) (0, 1) (-1, 1) (-1, 0) (-1, -1) (0, -1) (1, -1 )

Además, el algoritmo debería admitir matrices no cuadradas, por lo que, por ejemplo, para una matriz de 5x3, la salida debería ser:

(0, 0) (1, 0) (1, 1) (0, 1) (-1, 1) (-1, 0) (-1, -1) (0, -1) (1, -1 ) (2, -1) (2, 0) (2, 1) (-2, 1) (-2, 0) (-2, -1)

Aquí está mi solución (en Python):

def spiral(X, Y):
    x = y = 0
    dx = 0
    dy = -1
    for i in range(max(X, Y)**2):
        if (-X/2 < x <= X/2) and (-Y/2 < y <= Y/2):
            print (x, y)
            # DO STUFF...
        if x == y or (x < 0 and x == -y) or (x > 0 and x == 1-y):
            dx, dy = -dy, dx
        x, y = x+dx, y+dy

C ++ alguien? Traducción rápida de python, publicada para completar

void Spiral( int X, int Y){
    int x,y,dx,dy;
    x = y = dx =0;
    dy = -1;
    int t = std::max(X,Y);
    int maxI = t*t;
    for(int i =0; i < maxI; i++){
        if ((-X/2 <= x) && (x <= X/2) && (-Y/2 <= y) && (y <= Y/2)){
            // DO STUFF...
        }
        if( (x == y) || ((x < 0) && (x == -y)) || ((x > 0) && (x == 1-y))){
            t = dx;
            dx = -dy;
            dy = t;
        }
        x += dx;
        y += dy;
    }
}

let x = 0
let y = 0
let d = 1
let m = 1

while true
  while 2 * x * d < m
    print(x, y)
    x = x + d
  while 2 * y * d < m
    print(x, y)
    y = y + d
  d = -1 * d
  m = m + 1

Ha habido muchas soluciones propuestas para este problema escritas en varios lenguajes de programación, sin embargo, todas parecen provenir del mismo enfoque intrincado. Voy a considerar el problema más general de calcular una espiral que se puede expresar de manera concisa usando inducción.

Caso base: Comience en (0, 0), avance 1 casilla, gire a la izquierda, avance 1 casilla, gire a la izquierda. Paso inductivo: Avanzar n + 1 casillas, girar a la izquierda, avanzar n + 1 casillas, girar a la izquierda.

La elegancia matemática de expresar este problema sugiere fuertemente que debería haber un algoritmo simple para calcular la solución. Teniendo en cuenta la abstracción, he optado por no implementar el algoritmo en un lenguaje de programación específico, sino como un pseudocódigo.

Primero consideraré un algoritmo para calcular solo 2 iteraciones de la espiral usando 4 pares de bucles while. La estructura de cada par es similar, pero distinta por derecho propio. Esto puede parecer una locura al principio (algunos bucles solo se ejecutan una vez), pero paso a paso haré transformaciones hasta llegar a 4 pares de bucles que son idénticos y, por lo tanto, se pueden reemplazar con un solo par colocado dentro de otro bucle. Esto nos proporcionará una solución general para calcular n iteraciones sin usar ningún condicionante.

let x = 0
let y = 0

//RIGHT, UP
while x < 1
  print(x, y)
  x = x + 1
while y < 1
  print(x, y)
  y = y + 1

//LEFT, LEFT, DOWN, DOWN
while x > -1
  print(x, y)
  x = x - 1
while y > -1
  print(x, y)
  y = y - 1

//RIGHT, RIGHT, RIGHT, UP, UP, UP
while x < 2
  print(x, y)
  x = x + 1
while y < 2
  print(x, y)
  y = y + 1

//LEFT, LEFT, LEFT, LEFT, DOWN, DOWN, DOWN, DOWN
while x > -2
  print(x, y)
  x = x - 1
while y > -2
  print(x, y)
  y = y - 1

La primera transformación que haremos es la introducción de una nueva variable d, para la dirección, que contiene el valor +1 o -1. La dirección cambia después de cada par de bucles. Dado que conocemos el valor de d en todos los puntos, podemos multiplicar cada lado de cada desigualdad por él, ajustar la dirección de la desigualdad en consecuencia y simplificar cualquier multiplicación de d por una constante a otra constante. Esto nos deja con lo siguiente.

let x = 0
let y = 0
let d = 1

//RIGHT, UP
while x * d < 1
  print(x, y)
  x = x + d
while y * d < 1
  print(x, y)
  y = y + d
d = -1 * d

//LEFT, LEFT, DOWN, DOWN
while x * d < 1
  print(x, y)
  x = x + d
while y * d < 1
  print(x, y)
  y = y + d
d = -1 * d

//RIGHT, RIGHT, RIGHT, UP, UP, UP
while x * d < 2
  print(x, y)
  x = x + d
while y * d < 2
  print(x, y)
  y = y + d
d = -1 * d

//LEFT, LEFT, LEFT, LEFT, DOWN, DOWN, DOWN, DOWN
while x * d < 2
  print(x, y)
  x = x + d
while y * d < 2
  print(x, y)
  y = y + d

Ahora notamos que tanto x * d como RHS son enteros, por lo que podemos restar cualquier valor real entre 0 y 1 del RHS sin afectar el resultado de la desigualdad. Elegimos restar 0.5 de las desigualdades de cada par de bucles while para establecer un patrón más.

let x = 0
let y = 0
let d = 1

//RIGHT, UP
while x * d < 0.5
  print(x, y)
  x = x + d
while y * d < 0.5
  print(x, y)
  y = y + d
d = -1 * d

//LEFT, LEFT, DOWN, DOWN
while x * d < 1
  print(x, y)
  x = x + d
while y * d < 1
  print(x, y)
  y = y + d
d = -1 * d

//RIGHT, RIGHT, RIGHT, UP, UP, UP
while x * d < 1.5
  print(x, y)
  x = x + d
while y * d < 1.5
  print(x, y)
  y = y + d
d = -1 * d

//LEFT, LEFT, LEFT, LEFT, DOWN, DOWN, DOWN, DOWN
while x * d < 2
  print(x, y)
  x = x + d
while y * d < 2
  print(x, y)
  y = y + d

Ahora podemos introducir otra variable m para el número de pasos que damos en cada par de bucles while.

let x = 0
let y = 0
let d = 1
let m = 0.5

//RIGHT, UP
while x * d < m
  print(x, y)
  x = x + d
while y * d < m
  print(x, y)
  y = y + d
d = -1 * d
m = m + 0.5

//LEFT, LEFT, DOWN, DOWN
while x * d < m
  print(x, y)
  x = x + d
while y * d < m
  print(x, y)
  y = y + d
d = -1 * d
m = m + 0.5

//RIGHT, RIGHT, RIGHT, UP, UP, UP
while x * d < m
  print(x, y)
  x = x + d
while y * d < m
  print(x, y)
  y = y + d
d = -1 * d
m = m + 0.5

//LEFT, LEFT, LEFT, LEFT, DOWN, DOWN, DOWN, DOWN
while x * d < m
  print(x, y)
  x = x + d
while y * d < m
  print(x, y)
  y = y + d

Finalmente, vemos que la estructura de cada par de bucles while es idéntica y puede reducirse a un solo bucle colocado dentro de otro bucle. Además, para evitar el uso de números con valor real, he multiplicado el valor inicial de m; el valor m se incrementa en; y ambos lados de cada desigualdad por 2.

Esto lleva a la solución que se muestra al comienzo de esta respuesta.

Aquí hay una solución O (1) para encontrar la posición en una espiral cuadrada: Fiddle

function spiral(n) {
    // given n an index in the squared spiral
    // p the sum of point in inner square
    // a the position on the current square
    // n = p + a

    var r = Math.floor((Math.sqrt(n + 1) - 1) / 2) + 1;

    // compute radius : inverse arithmetic sum of 8+16+24+...=
    var p = (8 * r * (r - 1)) / 2;
    // compute total point on radius -1 : arithmetic sum of 8+16+24+...

    var en = r * 2;
    // points by face

    var a = (1 + n - p) % (r * 8);
    // compute de position and shift it so the first is (-r,-r) but (-r+1,-r)
    // so square can connect

    var pos = [0, 0, r];
    switch (Math.floor(a / (r * 2))) {
        // find the face : 0 top, 1 right, 2, bottom, 3 left
        case 0:
            {
                pos[0] = a - r;
                pos[1] = -r;
            }
            break;
        case 1:
            {
                pos[0] = r;
                pos[1] = (a % en) - r;

            }
            break;
        case 2:
            {
                pos[0] = r - (a % en);
                pos[1] = r;
            }
            break;
        case 3:
            {
                pos[0] = -r;
                pos[1] = r - (a % en);
            }
            break;
    }
    console.log("n : ", n, " r : ", r, " p : ", p, " a : ", a, "  -->  ", pos);
    return pos;
}

Me encantan los generadores de Python.

def spiral(N, M):
    x,y = 0,0   
    dx, dy = 0, -1

    for dumb in xrange(N*M):
        if abs(x) == abs(y) and [dx,dy] != [1,0] or x>0 and y == 1-x:  
            dx, dy = -dy, dx            # corner, change direction

        if abs(x)>N/2 or abs(y)>M/2:    # non-square
            dx, dy = -dy, dx            # change direction
            x, y = -y+dx, x+dy          # jump

        yield x, y
        x, y = x+dx, y+dy

Prueba con:

print 'Spiral 3x3:'
for a,b in spiral(3,3):
    print (a,b),

print '\n\nSpiral 5x3:'
for a,b in spiral(5,3):
    print (a,b),

Usted obtiene:

Spiral 3x3:
(0, 0) (1, 0) (1, 1) (0, 1) (-1, 1) (-1, 0) (-1, -1) (0, -1) (1, -1) 

Spiral 5x3:
(0, 0) (1, 0) (1, 1) (0, 1) (-1, 1) (-1, 0) (-1, -1) (0, -1) (1, -1) (2, -1) (2, 0) (2, 1) (-2, 1) (-2, 0) (-2, -1)

Intento de "código golf" en espiral Java, basado en la variante C ++.

public static void Spiral(int X, int Y) {
    int x=0, y=0, dx = 0, dy = -1;
    int t = Math.max(X,Y);
    int maxI = t*t;

    for (int i=0; i < maxI; i++){
        if ((-X/2 <= x) && (x <= X/2) && (-Y/2 <= y) && (y <= Y/2)) {
            System.out.println(x+","+y);
            //DO STUFF
        }

        if( (x == y) || ((x < 0) && (x == -y)) || ((x > 0) && (x == 1-y))) {
            t=dx; dx=-dy; dy=t;
        }   
        x+=dx; y+=dy;
    }
}

Aquí hay una solución C ++ que muestra que puede calcular las siguientes coordenadas (x, y) directa y fácilmente de las anteriores, sin necesidad de rastrear la dirección, el radio o cualquier otra cosa actual:

void spiral(const int M, const int N)
{
    // Generate an Ulam spiral centered at (0, 0).
    int x = 0;
    int y = 0;

    int end = max(N, M) * max(N, M);
    for(int i = 0; i < end; ++i)
    {
        // Translate coordinates and mask them out.
        int xp = x + N / 2;
        int yp = y + M / 2;
        if(xp >= 0 && xp < N && yp >= 0 && yp < M)
            cout << xp << '\t' << yp << '\n';

        // No need to track (dx, dy) as the other examples do:
        if(abs(x) <= abs(y) && (x != y || x >= 0))
            x += ((y >= 0) ? 1 : -1);
        else
            y += ((x >= 0) ? -1 : 1);
    }
}

Si todo lo que intenta hacer es generar los primeros N puntos en la espiral (sin la restricción del problema original de enmascarar a una región N x M), el código se vuelve muy simple:

void spiral(const int N)
{
    int x = 0;
    int y = 0;
    for(int i = 0; i < N; ++i)
    {
        cout << x << '\t' << y << '\n';
        if(abs(x) <= abs(y) && (x != y || x >= 0))
            x += ((y >= 0) ? 1 : -1);
        else
            y += ((x >= 0) ? -1 : 1);
    }
}

El truco es que puedes comparar x e y para determinar en qué lado del cuadrado estás, y eso te dice en qué dirección debes moverte.

TDD, en Java.

SpiralTest.java:

import java.awt.Point;
import java.util.List;

import junit.framework.TestCase;

public class SpiralTest extends TestCase {

    public void test3x3() throws Exception {
        assertEquals("(0, 0) (1, 0) (1, 1) (0, 1) (-1, 1) (-1, 0) (-1, -1) (0, -1) (1, -1)", strung(new Spiral(3, 3).spiral()));
    }

    public void test5x3() throws Exception {
        assertEquals("(0, 0) (1, 0) (1, 1) (0, 1) (-1, 1) (-1, 0) (-1, -1) (0, -1) (1, -1) (2, -1) (2, 0) (2, 1) (-2, 1) (-2, 0) (-2, -1)",
                strung(new Spiral(5, 3).spiral()));
    }

    private String strung(List<Point> points) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (Point point : points)
            sb.append(strung(point));
        return sb.toString().trim();
    }

    private String strung(Point point) {
        return String.format("(%s, %s) ", point.x, point.y);
    }

}

Spiral.java:

import java.awt.Point;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Spiral {
    private enum Direction {
    E(1, 0) {Direction next() {return N;}},
    N(0, 1) {Direction next() {return W;}},
    W(-1, 0) {Direction next() {return S;}},
    S(0, -1) {Direction next() {return E;}},;

        private int dx;
        private int dy;

        Point advance(Point point) {
            return new Point(point.x + dx, point.y + dy);
        }

        abstract Direction next();

        Direction(int dx, int dy) {
            this.dx = dx;
            this.dy = dy;
        }
    };
    private final static Point ORIGIN = new Point(0, 0);
    private final int   width;
    private final int   height;
    private Point       point;
    private Direction   direction   = Direction.E;
    private List<Point> list = new ArrayList<Point>();

    public Spiral(int width, int height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    public List<Point> spiral() {
        point = ORIGIN;
        int steps = 1;
        while (list.size() < width * height) {
            advance(steps);
            advance(steps);
            steps++;
        }
        return list;
    }

    private void advance(int n) {
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (inBounds(point))
                list.add(point);
            point = direction.advance(point);
        }
        direction = direction.next();
    }

    private boolean inBounds(Point p) {
        return between(-width / 2, width / 2, p.x) && between(-height / 2, height / 2, p.y);
    }

    private static boolean between(int low, int high, int n) {
        return low <= n && n <= high;
    }
}

Aquí está mi solución (en Ruby)

def spiral(xDim, yDim)
   sx = xDim / 2
   sy = yDim / 2

   cx = cy = 0
   direction = distance = 1

   yield(cx,cy)
   while(cx.abs <= sx || cy.abs <= sy)
      distance.times { cx += direction; yield(cx,cy) if(cx.abs <= sx && cy.abs <= sy); } 
      distance.times { cy += direction; yield(cx,cy) if(cx.abs <= sx && cy.abs <= sy); } 
      distance += 1
      direction *= -1
   end
end

spiral(5,3) { |x,y|
   print "(#{x},#{y}),"
}

Haskell, elige tu opción:

spiral x y = (0, 0) : concatMap ring [1 .. max x' y'] where
    ring n | n > x' = left x' n  ++ right x' (-n)
    ring n | n > y' = up   n  y' ++ down (-n) y'
    ring n          = up n n ++ left n n ++ down n n ++ right n n
    up    x y = [(x, n) | n <- [1-y .. y]]; down = (.) reverse . up
    right x y = [(n, y) | n <- [1-x .. x]]; left = (.) reverse . right
    (x', y') = (x `div` 2, y `div` 2)

spiral x y = filter (\(x',y') -> 2*abs x' <= x && 2*abs y' <= y) .
             scanl (\(a,b) (c,d) -> (a+c,b+d)) (0,0) $
             concat [ (:) (1,0) . tail 
                    $ concatMap (replicate n) [(0,1),(-1,0),(0,-1),(1,0)]
                    | n <- [2,4..max x y] ]

Esto está en C.

Por casualidad elegí nombres de variables malas. En los nombres T == arriba, L == izquierda, B == abajo, R == derecha. Entonces, tli está arriba a la izquierda iy brj está abajo a la derecha j.

#include<stdio.h>

typedef enum {
   TLTOR = 0,
   RTTOB,
   BRTOL,
   LBTOT
} Direction;

int main() {
   int arr[][3] = {{1,2,3},{4,5,6}, {7,8,9}, {10,11,12}};
   int tli = 0, tlj = 0, bri = 3, brj = 2;
   int i;
   Direction d = TLTOR;

   while (tli < bri || tlj < brj) {
     switch (d) {
     case TLTOR:
    for (i = tlj; i <= brj; i++) {
       printf("%d ", arr[tli][i]);
    }
    tli ++;
    d = RTTOB;
    break;
     case RTTOB:
    for (i = tli; i <= bri; i++) {
       printf("%d ", arr[i][brj]);
    }
    brj --;
    d = BRTOL;
    break;
     case BRTOL:
    for (i = brj; i >= tlj; i--) {
       printf("%d ", arr[bri][i]);
    }
    bri --;
        d = LBTOT;
    break;
     case LBTOT:
    for (i = bri; i >= tli; i--) {
       printf("%d ", arr[i][tlj]);
    }
    tlj ++;
        d = TLTOR;
    break;
 }
   }
   if (tli == bri == tlj == brj) {
      printf("%d\n", arr[tli][tlj]);
   }
}

Tengo una biblioteca de código abierto, pixelscan , que es una biblioteca de Python que proporciona funciones para escanear píxeles en una cuadrícula en una variedad de patrones espaciales. Los patrones espaciales incluidos son circulares, anillos, cuadrículas, serpientes y caminatas aleatorias. También hay varias transformaciones (p. Ej., Recortar, intercambiar, rotar, traducir). El problema de OP original se puede resolver de la siguiente manera

for x, y in clip(swap(ringscan(0, 0, 0, 2)), miny=-1, maxy=1):
    print x, y

que produce los puntos

(0,0) (1,0) (1,1) (0,1) (-1,1) (-1,0) (-1,-1) (0,-1) (1,-1) (2,0) (2,1) (-2,1) (-2,0)
(-2,-1) (2,-1)

Los generadores y transformaciones de las bibliotecas se pueden encadenar para cambiar los puntos en una amplia variedad de órdenes y patrones espaciales.

Aquí hay una solución en Python 3 para imprimir enteros consecutivos en espiral en sentido horario y antihorario.

import math

def sp(n): # spiral clockwise
    a=[[0 for x in range(n)] for y in range(n)]
    last=1
    for k in range(n//2+1):
      for j in range(k,n-k):
          a[k][j]=last
          last+=1
      for i in range(k+1,n-k):
          a[i][j]=last
          last+=1
      for j in range(n-k-2,k-1,-1):
          a[i][j]=last
          last+=1
      for i in range(n-k-2,k,-1):
          a[i][j]=last
          last+=1

    s=int(math.log(n*n,10))+2 # compute size of cell for printing
    form="{:"+str(s)+"}"
    for i in range(n):
        for j in range(n):
            print(form.format(a[i][j]),end="")
        print("")

sp(3)
# 1 2 3
# 8 9 4
# 7 6 5

sp(4)
#  1  2  3  4
# 12 13 14  5
# 11 16 15  6
# 10  9  8  7

def sp_cc(n): # counterclockwise
    a=[[0 for x in range(n)] for y in range(n)]
    last=1
    for k in range(n//2+1):
      for j in range(n-k-1,k-1,-1):
          a[n-k-1][j]=last
          last+=1
      for i in range(n-k-2,k-1,-1):
          a[i][j]=last
          last+=1
      for j in range(k+1,n-k):
          a[i][j]=last
          last+=1
      for i in range(k+1,n-k-1):
          a[i][j]=last
          last+=1

    s=int(math.log(n*n,10))+2 # compute size of cell for printing
    form="{:"+str(s)+"}"
    for i in range(n):
        for j in range(n):
            print(form.format(a[i][j]),end="")
        print("")

sp_cc(5)
#  9 10 11 12 13
#  8 21 22 23 14
#  7 20 25 24 15
#  6 19 18 17 16
#  5  4  3  2  1

Explicación

Una espiral está hecha de cuadrados concéntricos, por ejemplo, un cuadrado de 5x5 con rotación en el sentido de las agujas del reloj se ve así:

 5x5        3x3      1x1

>>>>>
^   v       >>>
^   v   +   ^ v   +   >
^   v       <<<
<<<<v

( >>>>>significa "ir 5 veces a la derecha" o aumentar el índice de columna 5 veces,v significa bajar o aumentar el índice de fila, etc.)

Todos los cuadrados son iguales hasta su tamaño, recorrí los cuadrados concéntricos.

Para cada cuadrado, el código tiene cuatro bucles (uno para cada lado), en cada bucle aumentamos o disminuimos las columnas o el índice de fila. Si ies el índice de la fila y jel índice de la columna, se puede construir un cuadrado de 5x5: - incrementando jde 0 a 4 (5 veces) - incrementando ide 1 a 4 (4 veces) - disminuyendo jde 3 a 0 (4 veces) - disminuyendoi de 3 a 1 (3 veces)

Para los siguientes cuadrados (3x3 y 1x1) hacemos lo mismo pero desplazamos los índices inicial y final de manera apropiada. Usé un índicek para cada cuadrado concéntrico, hay n // 2 + 1 cuadrados concéntricos.

Finalmente, algunas matemáticas para una bonita impresión.

Para imprimir los índices:

def spi_cc(n): # counter-clockwise
    a=[[0 for x in range(n)] for y in range(n)]
    ind=[]
    last=n*n
    for k in range(n//2+1):
      for j in range(n-k-1,k-1,-1):
          ind.append((n-k-1,j))
      for i in range(n-k-2,k-1,-1):
          ind.append((i,j))
      for j in range(k+1,n-k):
          ind.append((i,j))
      for i in range(k+1,n-k-1):
          ind.append((i,j))

    print(ind)

spi_cc(5)

Aquí está c #, linq'ish.

public static class SpiralCoords
{
  public static IEnumerable<Tuple<int, int>> GenerateOutTo(int radius)
  {
    //TODO trap negative radius.  0 is ok.

    foreach(int r in Enumerable.Range(0, radius + 1))
    {
      foreach(Tuple<int, int> coord in GenerateRing(r))
      {
        yield return coord;
      }
    }
  }

  public static IEnumerable<Tuple<int, int>> GenerateRing(int radius)
  {
    //TODO trap negative radius.  0 is ok.

    Tuple<int, int> currentPoint = Tuple.Create(radius, 0);
    yield return Tuple.Create(currentPoint.Item1, currentPoint.Item2);

    //move up while we can
    while (currentPoint.Item2 < radius)
    {
      currentPoint.Item2 += 1;
      yield return Tuple.Create(currentPoint.Item1, currentPoint.Item2);
    }
    //move left while we can
    while (-radius < currentPoint.Item1)
    {
      currentPoint.Item1 -=1;
      yield return Tuple.Create(currentPoint.Item1, currentPoint.Item2);    
    }
    //move down while we can
    while (-radius < currentPoint.Item2)
    {
      currentPoint.Item2 -= 1;
      yield return Tuple.Create(currentPoint.Item1, currentPoint.Item2);
    }
    //move right while we can
    while (currentPoint.Item1 < radius)
    {
      currentPoint.Item1 +=1;
      yield return Tuple.Create(currentPoint.Item1, currentPoint.Item2);    
    }
    //move up while we can
    while (currentPoint.Item2 < -1)
    {
      currentPoint.Item2 += 1;
      yield return Tuple.Create(currentPoint.Item1, currentPoint.Item2);
    }
  }

}

El primer ejemplo de la pregunta (3x3) sería:

var coords = SpiralCoords.GenerateOutTo(1);

El segundo ejemplo de la pregunta (5x3) sería:

var coords = SpiralCoords.GenerateOutTo(2).Where(x => abs(x.Item2) < 2);

Esta es una versión ligeramente diferente, tratando de usar recursiony iteratorsen LUA. En cada paso, el programa desciende más dentro de la matriz y los bucles. También agregué una bandera adicional a espiral clockwiseo anticlockwise. La salida comienza desde las esquinas inferiores derecha y se repite recursivamente hacia el centro.

local row, col, clockwise

local SpiralGen
SpiralGen = function(loop)  -- Generator of elements in one loop
    local startpos = { x = col - loop, y = row - loop }
    local IteratePosImpl = function() -- This function calculates returns the cur, next position in a loop. If called without check, it loops infinitely

        local nextpos = {x = startpos.x, y = startpos.y}        
        local step = clockwise and {x = 0, y = -1} or { x = -1, y = 0 }

        return function()

            curpos = {x = nextpos.x, y = nextpos.y}
            nextpos.x = nextpos.x + step.x
            nextpos.y = nextpos.y + step.y
            if (((nextpos.x == loop or nextpos.x == col - loop + 1) and step.y == 0) or 
                ((nextpos.y == loop or nextpos.y == row - loop + 1) and step.x == 0)) then --Hit a corner in the loop

                local tempstep = {x = step.x, y = step.y}
                step.x = clockwise and tempstep.y or -tempstep.y
                step.y = clockwise and -tempstep.x or tempstep.x
                -- retract next step with new step
                nextpos.x = curpos.x + step.x 
                nextpos.y = curpos.y + step.y

            end         
            return curpos, nextpos
        end
    end
    local IteratePos = IteratePosImpl() -- make an instance
    local curpos, nextpos = IteratePos()
    while (true) do
        if(nextpos.x == startpos.x and nextpos.y == startpos.y) then            
            coroutine.yield(curpos)
            SpiralGen(loop+1) -- Go one step inner, since we're done with this loop
            break -- done with inner loop, get out
        else
            if(curpos.x < loop + 1 or curpos.x > col - loop or curpos.y < loop + 1 or curpos.y > row - loop) then
                break -- done with all elemnts, no place to loop further, break out of recursion
            else
                local curposL = {x = curpos.x, y = curpos.y}
                curpos, nextpos = IteratePos()
                coroutine.yield(curposL)
            end
        end     
    end 
end


local Spiral = function(rowP, colP, clockwiseP)
    row = rowP
    col = colP
    clockwise = clockwiseP
    return coroutine.wrap(function() SpiralGen(0) end) -- make a coroutine that returns all the values as an iterator
end


--test
for pos in Spiral(10,2,true) do
    print (pos.y, pos.x)
end

for pos in Spiral(10,9,false) do
    print (pos.y, pos.x)
end

// implementación de PHP

function spiral($n) {

    $r = intval((sqrt($n + 1) - 1) / 2) + 1;

    // compute radius : inverse arithmetic sum of 8+16+24+...=
    $p = (8 * $r * ($r - 1)) / 2;
    // compute total point on radius -1 : arithmetic sum of 8+16+24+...

    $en = $r * 2;
    // points by face

    $a = (1 + $n - $p) % ($r * 8);
    // compute de position and shift it so the first is (-r,-r) but (-r+1,-r)
    // so square can connect

    $pos = array(0, 0, $r);
    switch (intval($a / ($r * 2))) {
        // find the face : 0 top, 1 right, 2, bottom, 3 left
        case 0:
            $pos[0] = $a - $r;
            $pos[1] = -$r;
            break;
        case 1:
            $pos[0] = $r;
            $pos[1] = ($a % $en) - $r;
            break;
        case 2:
            $pos[0] = $r - ($a % $en);
            $pos[1] = $r;
            break;
        case 3:
            $pos[0] = -$r;
            $pos[1] = $r - ($a % $en);
            break;
    }
    return $pos;
}

for ($i = 0; $i < 168; $i++) {

    echo '<pre>';
    print_r(spiral($i));
    echo '</pre>';
}

Aquí hay una solución iterativa de JavaScript (ES6) para este problema:

let spiralMatrix = (x, y, step, count) => {
    let distance = 0;
    let range = 1;
    let direction = 'up';

    for ( let i = 0; i < count; i++ ) {
        console.log('x: '+x+', y: '+y);
        distance++;
        switch ( direction ) {
            case 'up':
                y += step;
                if ( distance >= range ) {
                    direction = 'right';
                    distance = 0;
                }
                break;
            case 'right':
                x += step;
                if ( distance >= range ) {
                    direction = 'bottom';
                    distance = 0;
                    range += 1;
                }
                break;
            case 'bottom':
                y -= step;
                if ( distance >= range ) {
                    direction = 'left';
                    distance = 0;
                }
                break;
            case 'left':
                x -= step;
                if ( distance >= range ) {
                    direction = 'up';
                    distance = 0;
                    range += 1;
                }
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}

Aquí se explica cómo usarlo:

spiralMatrix(0, 0, 1, 100);

Esto creará una espiral hacia afuera, comenzando en las coordenadas (x = 0, y = 0) con el paso de 1 y un número total de elementos igual a 100. La implementación siempre comienza el movimiento en el siguiente orden: arriba, derecha, abajo, izquierda.

Tenga en cuenta que esta implementación crea matrices cuadradas.

Aquí hay una respuesta en Julia: mi enfoque es asignar los puntos en cuadrados concéntricos ('espirales') alrededor del origen (0,0), donde cada cuadrado tiene longitud lateral m = 2n + 1, para producir un diccionario ordenado con números de ubicación (comenzando desde 1 para el origen) como claves y la coordenada correspondiente como valor.

Dado que la ubicación máxima por espiral es (n,-n), el resto de los puntos se pueden encontrar simplemente trabajando hacia atrás desde este punto, es decir, desde la esquina inferior derecha por m-1unidades, y luego repitiendo para los 3 segmentos perpendiculares de m-1unidades.

Este proceso está escrito en el orden inverso a continuación, correspondiente a la forma en que avanza la espiral en lugar de este proceso de conteo inverso, es decir, el rasegmento [ascendente derecho] se decrementa por 3(m+1), luego la[ascendente izquierdo] 2(m+1), y así sucesivamente, con suerte esto se explica por sí mismo .

import DataStructures: OrderedDict, merge

function spiral(loc::Int)
    s = sqrt(loc-1) |> floor |> Int
    if s % 2 == 0
        s -= 1
    end
    s = (s+1)/2 |> Int
    return s
end

function perimeter(n::Int)
    n > 0 || return OrderedDict([1,[0,0]])
    m = 2n + 1 # width/height of the spiral [square] indexed by n
    # loc_max = m^2
    # loc_min = (2n-1)^2 + 1
    ra = [[m^2-(y+3m-3), [n,n-y]] for y in (m-2):-1:0]
    la = [[m^2-(y+2m-2), [y-n,n]] for y in (m-2):-1:0]
    ld = [[m^2-(y+m-1), [-n,y-n]] for y in (m-2):-1:0]
    rd = [[m^2-y, [n-y,-n]] for y in (m-2):-1:0]
    return OrderedDict(vcat(ra,la,ld,rd))
end

function walk(n)
    cds = OrderedDict(1 => [0,0])
    n > 0 || return cds
    for i in 1:n
        cds = merge(cds, perimeter(i))
    end
    return cds
end

Entonces, para su primer ejemplo, al conectarse m = 3a la ecuación para encontrar n da n = (5-1)/2 = 2, y walk(2)le da un diccionario ordenado de ubicaciones a coordenadas, que puede convertir en solo una matriz de coordenadas accediendo al valscampo del diccionario :

walk(2)
DataStructures.OrderedDict{Any,Any} with 25 entries:
  1  => [0,0]
  2  => [1,0]
  3  => [1,1]
  4  => [0,1]
  ⋮  => ⋮

[(co[1],co[2]) for co in walk(2).vals]
25-element Array{Tuple{Int64,Int64},1}:
 (0,0)  
 (1,0)  
 ⋮       
 (1,-2) 
 (2,-2)

Tenga en cuenta que para algunas funciones [p norm. Ej. ] Puede ser preferible dejar las coordenadas en matrices en lugar de Tuple{Int,Int}, pero aquí las cambio a tuplas, (x,y)como se solicitó, utilizando la comprensión de listas.

No se especifica el contexto para "soportar" una matriz no cuadrada (tenga en cuenta que esta solución todavía calcula los valores fuera de la cuadrícula), pero si desea filtrar solo al rango xpor y(aquí para x=5, y=3) después de calcular la espiral completa entonces intersectesta matriz contra los valores de walk.

grid = [[x,y] for x in -2:2, y in -1:1]
5×3 Array{Array{Int64,1},2}:
 [-2,-1]  [-2,0]  [-2,1]
   ⋮       ⋮       ⋮ 
 [2,-1]   [2,0]   [2,1]

[(co[1],co[2]) for co in intersect(walk(2).vals, grid)]
15-element Array{Tuple{Int64,Int64},1}:
 (0,0)  
 (1,0)  
 ⋮ 
 (-2,0) 
 (-2,-1)

Su pregunta parece una pregunta llamada memoria espiral. En ese problema, cada cuadrado en la cuadrícula se asigna en un patrón en espiral a partir del número 1 que se ubica en el origen. Y luego contando en espiral hacia afuera. Por ejemplo:

17  16  15  14  13

18   5   4   3  12

19   6   1   2  11

20   7   8   9  10

21  22  23  ---->

Mi solución para calcular las coordenadas de cada número siguiendo este patrón en espiral se publica a continuación:

def spiral_pattern(num):
    x = y = 0
    for _ in range(num-1):
        x, y = find_next(x, y)
    yield (x, y)


def find_next(x, y):
    """find the coordinates of the next number"""
    if x == 0 and y == 0:
        return 1, 0

    if abs(x) == abs(y):
        if x > 0 and y > 0:
            x, y = left(x, y)
        elif x < 0 and y > 0:
            x, y = down(x, y)
        elif x < 0 and y < 0:
            x, y = right(x, y)
        elif x > 0 and y < 0:
            x, y = x+1, y
    else:
        if x > y and abs(x) > abs(y):
            x, y = up(x, y)
        elif x < y and abs(x) < abs(y):
            x, y = left(x, y)
        elif x < y and abs(x) > abs(y):
            x, y = down(x, y)
        elif x > y and abs(x) < abs(y):
            x, y = right(x, y)

    return x, y

def up(x, y):
    return x, y+1


def down(x, y):
    return x, y-1


def left(x, y):
    return x-1, y


def right(x, y):
    return x+1, y

Esto se basa en su propia solución, pero podemos ser más inteligentes al encontrar las esquinas. Esto hace que sea más fácil ver cómo puede saltarse las áreas exteriores si M y N son muy diferentes.

def spiral(X, Y):
    x = y = 0
    dx = 0
    dy = -1
    s=0
    ds=2
    for i in range(max(X, Y)**2):
            if abs(x) <= X and abs(y) <= Y/2:
                    print (x, y)
                    # DO STUFF...
            if i==s:
                    dx, dy = -dy, dx
                    s, ds = s+ds/2, ds+1
            x, y = x+dx, y+dy

y una solución basada en generador que es mejor que O (max (n, m) ^ 2), es O (nm + abs (nm) ^ 2) porque omite tiras enteras si no son parte de la solución.

def spiral(X,Y):
X = X+1>>1
Y = Y+1>>1
x = y = 0
d = side = 1
while x<X or y<Y:
    if abs(y)<Y:
        for x in range(x, x+side, d):
            if abs(x)<X: yield x,y
        x += d
    else:
        x += side
    if abs(x)<X:
        for y in range(y, y+side, d):
            if abs(y)<Y: yield x,y
        y += d
    else:
        y += side
    d =-d
    side = d-side

Here is my attempt for simple C solution. First print the outer spiral and move one block inside..and repeat.

#define ROWS        5
#define COLS        5
//int A[ROWS][COLS] = { {1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {11, 12, 13, 14}, {15, 16, 17, 18} };
//int A[ROWS][COLS] = { {1, 2, 3}, {6, 7, 8}, { 12, 13, 14} };
//int A[ROWS][COLS] = { {1, 2}, {3, 4}};

int A[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} };


void print_spiral(int rows, int cols)
{
    int row = 0;
    int offset = 0;

    while (offset < (ROWS - 1)) {
        /* print one outer loop at a time. */
        for (int col = offset; col <= cols; col++) {
            printf("%d ", A[offset][col]);
        }

        for (row = offset + 1; row <= rows; row++) {
            printf("%d ", A[row][cols]);
        }

        for (int col = cols - 1; col >= offset; col--) {
            printf("%d ", A[rows][col]);
        }

        for (row = rows - 1; row >= offset + 1; row--) {
            printf("%d ", A[row][offset]);
        }

       /* Move one block inside */
        offset++;
        rows--;
        cols--;
    }
    printf("\n");
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    print_spiral(ROWS-1, COLS-1);
    return 0;
}

Esta es mi muy, muy mala solución, hecha con un mínimo conocimiento de Java. Aquí tengo que colocar unidades en un campo en espiral. Las unidades no se pueden colocar encima de otras unidades o en montañas o en el océano.

Para ser claro. Esta no es una buena solución. Esta es una muy mala solución agregada para la diversión de otras personas de reírse de lo mal que se puede hacer.

private void unitPlacementAlgorithm(Position p, Unit u){
    int i = p.getRow();
    int j = p.getColumn();

    int iCounter = 1;
    int jCounter = 0;

    if (getUnitAt(p) == null) {
            unitMap.put(p, u);
    } else {
        iWhileLoop(i, j, iCounter, jCounter, -1, u);
    }

}

private void iWhileLoop(int i, int j, int iCounter, int jCounter, int fortegn, Unit u){
    if(iCounter == 3) {
        for(int k = 0; k < 3; k++) {
            if(k == 2) { //This was added to make the looping stop after 9 units
                System.out.println("There is no more room around the city");
                return; 
            }
            i--;

            if (getUnitAt(new Position(i, j)) == null 
                && !(getTileAt(new Position(i, j)).getTypeString().equals(GameConstants.OCEANS)) 
                && !(getTileAt(new Position(i, j)).getTypeString().equals(GameConstants.MOUNTAINS))) {
                    unitMap.put(new Position(i, j), u);
                    return;
            }
            iCounter--;
        }
    }

    while (iCounter > 0) {
        if (fortegn > 0) {
            i++;
        } else {
            i--;
        }

        if (getUnitAt(new Position(i, j)) == null 
            && !(getTileAt(new Position(i, j)).getTypeString().equals(GameConstants.OCEANS)) 
            && !(getTileAt(new Position(i, j)).getTypeString().equals(GameConstants.MOUNTAINS))) {
                unitMap.put(new Position(i, j), u);
                return;
        }
        iCounter--;
        jCounter++;
    }
    fortegn *= -1;
    jWhileLoop(i, j, iCounter, jCounter, fortegn, u);
}

private void jWhileLoop(int i, int j, int iCounter, int jCounter,
        int fortegn, Unit u) {
    while (jCounter > 0) {
        if (fortegn > 0) {
            j++;
        } else {
            j--;
        }

        if (getUnitAt(new Position(i, j)) == null 
            && !(getTileAt(new Position(i, j)).getTypeString().equals(GameConstants.OCEANS)) 
            && !(getTileAt(new Position(i, j)).getTypeString().equals(GameConstants.MOUNTAINS))) {
                unitMap.put(new Position(i, j), u);
                return;

        }
        jCounter--;
        iCounter++;
        if (jCounter == 0) {
            iCounter++;
        }

    }
    iWhileLoop(i, j, iCounter, jCounter, fortegn, u);
}

Felicitaciones a cualquiera que realmente pueda leer esto

Pregunta adicional: ¿Cuál es el tiempo de ejecución de este "algoritmo"? :PAGS

Solución para AutoIt

#include <Math.au3>
#include <Array.au3>

Func SpiralSearch($xMax,$yMax)
    $x = 0
    $y = 0
    $dx = 0
    $dy = -1
    for $i=0 To _max($xMax, $yMax)^2-1 Step 1
        if -$xMax/2 < $x and $x <= $xMax/2 And -$yMax/2 < $y And $y <= $yMax/2 Then
            MsgBox(0, "We are here ", $x & " " & $y)
        EndIf
        if $x == $y or ($x < 0 and $x == -$y) or ($x > 0 and $x == 1-$y) Then
            _ArraySwap ($dx, $dy)
            $dx=-$dx
        EndIf
        $x += $dx
        $y += $dy
    Next
EndFunc

Recientemente tuve un desafío similar en el que tuve que crear una matriz 2D y usar un algoritmo de matriz en espiral para ordenar e imprimir los resultados. Este código C # funcionará con una matriz N, N 2D. Es detallado para mayor claridad y es probable que se pueda reestructurar para satisfacer sus necesidades.

//CREATE A NEW MATRIX OF SIZE 4 ROWS BY 4 COLUMNS - SCALE MATRIX SIZE HERE
SpiralMatrix SM = new SpiralMatrix(4, 4);
string myData = SM.Read();


public class SpiralMatrix
{
    //LETS BUILD A NEW MATRIX EVERY TIME WE INSTANTIATE OUR CLASS
    public SpiralMatrix(int Rows, int Cols)
    {
        Matrix = new String[Rows, Cols];

        int pos = 1;
        for(int r = 0; r<Rows; r++){
            for (int c = 0; c < Cols; c++)
            {
                //POPULATE THE MATRIX WITH THE CORRECT ROW,COL COORDINATE
                Matrix[r, c] = pos.ToString();
                pos++;
            }
        }
    }

    //READ MATRIX
    public string Read()
    {
        int Row = 0;
        int Col = 0;

        string S = "";
        bool isDone = false;

        //CHECK tO SEE IF POSITION ZERO IS AVAILABLE
        if(PosAvailable(Row, Col)){
            S = ConsumePos(Row, Col);
        }


        //START READING SPIRAL
        //THIS BLOCK READS A FULL CYCLE OF RIGHT,DOWN,LEFT,UP EVERY ITERATION
        while(!isDone)
        {
            bool goNext = false;

            //READ ALL RIGHT SPACES ON THIS PATH PROGRESSION
            while (PosAvailable(Row, Col+1))
            {
                //Is ReadRight Avail
                Col++;
                S += ConsumePos(Row, Col);
                goNext = true;
            }

            //READ ALL DOWN SPACES ON THIS PATH PROGRESSION
            while(PosAvailable(Row+1, Col)){
                //Is ReadDown Avail
                Row++;
                S += ConsumePos(Row, Col);
                goNext = true;
            }

            //READ ALL LEFT SPACES ON THIS PATH PROGRESSION
            while(PosAvailable(Row, Col-1)){
                //Is ReadLeft Avail
                Col--;
                S += ConsumePos(Row, Col);
                goNext = true;
            }

            //READ ALL UP SPACES ON THIS PATH PROGRESSION
            while(PosAvailable(Row-1, Col)){
                //Is ReadUp Avail
                Row--;
                S += ConsumePos(Row, Col);
                goNext = true;
            }

            if(!goNext){
                //DONE - SET EXIT LOOP FLAG
                isDone = true;
            }
        }

        return S;
    }

    //DETERMINE IF THE POSITION IS AVAILABLE
    public bool PosAvailable(int Row, int Col)
    {
        //MAKE SURE WE ARE WITHIN THE BOUNDS OF THE ARRAY
        if (Row < Matrix.GetLength(0) && Row >= 0
            && Col < Matrix.GetLength(1) && Col >= 0)
        {
            //CHECK COORDINATE VALUE
            if (Matrix[Row, Col] != ConsumeChar)
                return true;
            else
                return false;
        }
        else
        {
            //WE ARE OUT OF BOUNDS
            return false;
        }
    }

    public string ConsumePos(int Row, int Col)
    {
        string n = Matrix[Row, Col];
        Matrix[Row, Col] = ConsumeChar;
        return n;
    }

    public string ConsumeChar = "X";
    public string[,] Matrix;
}

Hice este con un amigo que ajusta la espiral a la relación de aspecto del lienzo en Javascript. La mejor solución que obtuve para una evolución de imagen píxel a píxel, llenando toda la imagen.

Espero que ayude a alguien.

var width = 150;
var height = 50;

var x = -(width - height)/2;
var y = 0;
var dx = 1;
var dy = 0;
var x_limit = (width - height)/2;
var y_limit = 0;
var counter = 0;

var canvas = document.getElementById("canvas");
var ctx = canvas.getContext('2d');

setInterval(function(){
   if ((-width/2 < x && x <= width/2)  && (-height/2 < y && y <= height/2)) {
       console.log("[ " + x + " , " +  y + " ]");
       ctx.fillStyle = "#FF0000";
       ctx.fillRect(width/2 + x, height/2 - y,1,1);
   }
   if( dx > 0 ){//Dir right
       if(x > x_limit){
           dx = 0;
           dy = 1;
       }
   }
   else if( dy > 0 ){ //Dir up
       if(y > y_limit){
           dx = -1;
           dy = 0;
       }
   }
   else if(dx < 0){ //Dir left
       if(x < (-1 * x_limit)){
           dx = 0;
           dy = -1;
       }
   }
   else if(dy < 0) { //Dir down
       if(y < (-1 * y_limit)){
           dx = 1;
           dy = 0;
           x_limit += 1;
           y_limit += 1;
       }
   }
   counter += 1;
   //alert (counter);
   x += dx;
   y += dy;      
}, 1);

Puedes verlo trabajando en http://jsfiddle.net/hitbyatruck/c4Kd6/ . Solo asegúrese de cambiar el ancho y la altura del lienzo en los vars de JavaScript y en los atributos en el HTML.

Solo por diversión en Javascript:

function spiral(x, y) {
  var iy = ix = 0
    , hr = (x - 1) / 2
    , vr = (y - 1) / 2
    , tt = x * y
    , matrix = []
    , step = 1
    , dx = 1
    , dy = 0;

  while(matrix.length < tt) {

    if((ix <= hr && ix >= (hr * -1)) && (iy <= vr && (iy >= (vr * -1)))) {
      console.log(ix, iy);
      matrix.push([ix, iy]);
    }

    ix += dx;
    iy += dy;

    // check direction
    if(dx !== 0) {
      // increase step
      if(ix === step && iy === (step * -1)) step++;

      // horizontal range reached
      if(ix === step || (ix === step * -1)) {
        dy = (ix === iy)? (dx * -1) : dx;
        dx = 0;  
      }
    } else {
      // vertical range reached
      if(iy === step || (iy === step * -1)) {
        dx = (ix === iy)? (dy * -1) : dy;
        dy = 0;
      }
    }
  }

  return matrix;
}

var sp = spiral(5, 3);

Versión C #, también maneja tamaños no cuadrados.

private static Point[] TraverseSpiral(int width, int height) {
    int numElements = width * height + 1;
    Point[] points = new Point[numElements];

    int x = 0;
    int y = 0;
    int dx = 1;
    int dy = 0;
    int xLimit = width - 0;
    int yLimit = height - 1;
    int counter = 0;

    int currentLength = 1;
    while (counter < numElements) {
        points[counter] = new Point(x, y);

        x += dx;
        y += dy;

        currentLength++;
        if (dx > 0) {
            if (currentLength >= xLimit) {
                dx = 0;
                dy = 1;
                xLimit--;
                currentLength = 0;
            }
        } else if (dy > 0) {
            if (currentLength >= yLimit) {
                dx = -1;
                dy = 0;
                yLimit--;
                currentLength = 0;
            }
        } else if (dx < 0) {
            if (currentLength >= xLimit) {
                dx = 0;
                dy = -1;
                xLimit--;
                currentLength = 0;
            }
        } else if (dy < 0) {
            if (currentLength >= yLimit) {
                dx = 1;
                dy = 0;
                yLimit--;
                currentLength = 0;
            }
        }

        counter++;
    }

    Array.Reverse(points);
    return points;
}

Estoy compartiendo este código que diseñé para un propósito diferente; se trata de encontrar el número de columna "X" y el número de fila "Y" del elemento de matriz @ índice espiral "índice". Esta función toma el ancho "w" y la altura "h" de la matriz, y el "índice" requerido. Por supuesto, esta función se puede usar para producir la misma salida requerida. Creo que es el método más rápido posible (ya que salta sobre las celdas en lugar de escanearlas).

    rec BuildSpiralIndex(long w, long h, long index = -1)
    {  
        long count = 0 , x = -1,  y = -1, dir = 1, phase=0, pos = 0,                            length = 0, totallength = 0;
        bool isVertical = false;
        if(index>=(w*h)) return null;

        do 
        {                
            isVertical = (count % 2) != 0;
            length = (isVertical ? h : w) - count/2 - count%2 ;
            totallength += length;
            count++;
        } while(totallength<index);

        count--; w--; h--;
        phase = (count / 4); pos = (count%4);
        x = (pos > 1 ? phase : w - phase);
        y = ((pos == 1 || pos == 2) ? h - phase : phase) + (1 * (pos == 3 ? 1 : 0));
        dir = pos > 1 ? -1 : 1;
        if (isVertical) y -= (totallength - index - 1) * dir;
        else x -= (totallength - index -1) * dir;
        return new rec { X = x, Y = y };
    }

Código de espiral de Python en sentido horario usando la respuesta de Can Berk Güder .

def spiral(X, Y):
    x = y = 0
    dx = 0
    dy = 1
    for i in range(max(X, Y)**2):
        if (-X/2 < x <= X/2) and (-Y/2 < y <= Y/2):
            print (x, y)
            # DO STUFF...
        if x == -y or (x < 0 and x == y) or (x > 0 and x-1 == y):
            dx, dy = dy, -dx
        x, y = x+dx, y+dy

La excelente solución de Davidont en VB.Net

    Public Function Spiral(n As Integer) As RowCol
    ' given n an index in the squared spiral
    ' p the sum of point in inner square
    ' a the position on the current square
    ' n = p + a
    ' starts with row 0 col -1
    Dim r As Integer = CInt(Math.Floor((Math.Sqrt(n + 1) - 1) / 2) + 1)

    ' compute radius : inverse arithmetic sum of 8+16+24+...=
    Dim p As Integer = (8 * r * (r - 1)) \ 2
    ' compute total point on radius -1 : arithmetic sum of 8+16+24+...

    Dim en As Integer = r * 2
    ' points by face

    Dim a As Integer = (1 + n - p) Mod (r * 8)
    ' compute the position and shift it so the first is (-r,-r) but (-r+1,-r)
    ' so square can connect

    Dim row As Integer
    Dim col As Integer

    Select Case Math.Floor(a \ (r * 2))
        ' find the face : 0 top, 1 right, 2, bottom, 3 left
        Case 0
            row = a - r
            col = -r
        Case 1
            row = r
            col = (a Mod en) - r
        Case 2
            row = r - (a Mod en)
            col = r
        Case 3
            row = -r
            col = r - (a Mod en)
    End Select

    Return New RowCol(row, col)
End Function