Looping em espiral

Um amigo precisava de um algoritmo que o deixasse percorrer os elementos de uma matriz NxM (N e M são ímpares). Eu vim com uma solução, mas queria ver se meus colegas SO'ers poderiam encontrar uma solução melhor.

Estou postando minha solução como resposta a esta pergunta.

Saída de exemplo:

Para uma matriz 3x3, a saída deve ser:

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

Além disso, o algoritmo deve suportar matrizes não quadradas, portanto, por exemplo, para uma matriz 5x3, a saída deve 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)

Aqui está a minha solução (em 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 ++ alguém? Tradução rápida de python, postada 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

Existem muitas soluções propostas para esse problema escritas em várias linguagens de programação, no entanto, todas elas parecem resultar da mesma abordagem complicada. Vou considerar o problema mais geral de calcular uma espiral que pode ser expressa de forma concisa usando indução.

Caso base: comece em (0, 0), avance 1 quadrado, vire à esquerda, avance 1 quadrado, vire à esquerda. Passo indutivo: avançar n + 1 quadrados, virar à esquerda, avançar n + 1 quadrados, virar à esquerda.

A elegância matemática de expressar esse problema sugere fortemente que deve haver um algoritmo simples para calcular a solução. Mantendo a abstração em mente, decidi não implementar o algoritmo em uma linguagem de programação específica, mas como pseudo-código.

Primeiro, considerarei um algoritmo para calcular apenas 2 iterações da espiral usando 4 pares de loops while. A estrutura de cada par é semelhante, mas distinta por si só. Isso pode parecer louco no começo (alguns loops são executados apenas uma vez), mas passo a passo farei transformações até chegarmos a 4 pares de loops que são idênticos e, portanto, podem ser substituídos por um único par colocado dentro de outro loop. Isso nos fornecerá uma solução geral de iterações de computação sem o uso de condicionais.

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

A primeira transformação que faremos é a introdução de uma nova variável d, para direção, que contém o valor +1 ou -1. A direção muda após cada par de loops. Como conhecemos o valor de d em todos os pontos, podemos multiplicar cada lado de cada desigualdade por ele, ajustar a direção da desigualdade de acordo e simplificar qualquer multiplicação de d por uma constante para outra constante. Isso nos deixa com o seguinte.

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

Agora observamos que x * d e o RHS são números inteiros, portanto podemos subtrair qualquer valor real entre 0 e 1 do RHS sem afetar o resultado da desigualdade. Optamos por subtrair 0,5 das desigualdades de todos os outros pares de loops while, a fim de estabelecer mais um padrão.

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

Agora podemos introduzir outra variável m para o número de etapas que seguimos em cada par de loops 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 a estrutura de cada par de loops while é idêntica e pode ser reduzida a um único loop colocado dentro de outro loop. Além disso, para evitar o uso de números reais, multipliquei o valor inicial de m; o valor m é incrementado por; e ambos os lados de cada desigualdade por 2.

Isso leva à solução mostrada no início desta resposta.

Aqui está uma solução O (1) para encontrar a posição em uma espiral quadrada: 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;
}

Eu amo os geradores 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

Testando com:

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),

Você obtém:

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)

Tentativa de "código golf" em espiral de Java, com base na 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;
    }
}

Aqui está uma solução C ++ que mostra que você pode calcular as próximas coordenadas (x, y) direta e facilmente das anteriores - não há necessidade de rastrear a direção atual, raio ou qualquer outra coisa:

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);
    }
}

Se tudo o que você está tentando fazer é gerar os primeiros N pontos na espiral (sem a restrição do problema original de mascarar em uma região N x M), o código se torna muito simples:

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);
    }
}

O truque é que você pode comparar x e y para determinar em que lado do quadrado você está, e isso indica em que direção você deve se mover.

TDD, em 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;
    }
}

Aqui está a minha solução (em 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, faça a sua escolha:

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] ]

Isso está em C.

Por acaso escolhi nomes de variáveis ​​ruins. Nos nomes T == superior, L == esquerda, B == inferior, R == direita. Então, tli é superior esquerdo ie brj é inferior direito 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]);
   }
}

Eu tenho uma biblioteca de código aberto, pixelscan , que é uma biblioteca python que fornece funções para digitalizar pixels em uma grade em uma variedade de padrões espaciais. Os padrões espaciais incluídos são circulares, anéis, grades, cobras e passeios aleatórios. Existem também várias transformações (por exemplo, recortar, trocar, girar, traduzir). O problema do OP original pode ser resolvido da seguinte maneira

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

que produz os pontos

(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)

Os geradores e transformações das bibliotecas podem ser encadeados para alterar os pontos em uma ampla variedade de ordens e padrões espaciais.

Aqui está uma solução no Python 3 para imprimir números inteiros consecutivos em espiral no sentido horário e anti-horário.

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

Explicação

Uma espiral é feita de quadrados concêntricos, por exemplo, um quadrado de 5x5 com rotação no sentido horário é assim:

 5x5        3x3      1x1

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

( >>>>>significa "avançar 5 vezes à direita" ou aumentar o índice da coluna 5 vezes, vdiminuir ou aumentar o índice da linha etc.)

Todos os quadrados são iguais até o tamanho, passei pelos quadrados concêntricos.

Para cada quadrado, o código possui quatro loops (um para cada lado), em cada loop aumentamos ou diminuímos o índice de colunas ou linhas. Se ié o índice da linha e jo índice da coluna, um quadrado de 5x5 pode ser construído por: - incrementando jde 0 a 4 (5 vezes) - incrementando ide 1 a 4 (4 vezes) - decrescendo jde 3 a 0 (4 vezes) - diminuindoi de 3 a 1 (3 vezes)

Para os próximos quadrados (3x3 e 1x1), fazemos o mesmo, mas alteramos os índices inicial e final adequadamente. Eu usei um índicek para cada quadrado concêntrico, existem n // 2 + 1 quadrados concêntricos.

Finalmente, um pouco de matemática para impressão bonita.

Para imprimir os 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)

Aqui 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);
    }
  }

}

O primeiro exemplo da pergunta (3x3) seria:

var coords = SpiralCoords.GenerateOutTo(1);

O segundo exemplo da pergunta (5x3) seria:

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

Esta é uma versão ligeiramente diferente - tentando usar recursione iteratorsno LUA. A cada passo, o programa desce mais para dentro da matriz e faz loops. Também adicionei uma bandeira extra em espiral clockwiseou anticlockwise. A saída começa nos cantos inferiores direito e volta repetidamente em direção ao 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

// implementação do 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>';
}

Aqui está uma solução iterativa JavaScript (ES6) para esse 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;
        }
    }
}

Veja como usá-lo:

spiralMatrix(0, 0, 1, 100);

Isso criará uma espiral externa, iniciando nas coordenadas (x = 0, y = 0) com a etapa 1 e um número total de itens igual a 100. A implementação sempre inicia o movimento na seguinte ordem - para cima, direita, baixo, esquerda.

Por favor, observe que esta implementação cria matrizes quadradas.

Aqui está uma resposta em Julia: minha abordagem é atribuir os pontos em quadrados concêntricos ('espirais') ao redor da origem (0,0), onde cada quadrado tem comprimento lateral m = 2n + 1, para produzir um dicionário ordenado com números de localização (a partir de 1 para a origem) como chaves e a coordenada correspondente como valor.

Como a localização máxima por espiral está em (n,-n), o restante dos pontos pode ser encontrado simplesmente trabalhando para trás a partir deste ponto, ou seja, no canto inferior direito por m-1unidades, repetindo para os 3 segmentos de m-1unidades perpendiculares .

Esse processo é escrito na ordem inversa abaixo, correspondendo à maneira como a espiral prossegue, e não ao processo de contagem inversa, ou seja, o rasegmento [ascendente reto] é decrementado por 3(m+1), depois la[ascendente esquerdo] por 2(m+1)e assim por diante - espero que seja autoexplicativo .

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

Portanto, para o seu primeiro exemplo, conectar m = 3-se à equação para encontrar n fornece n = (5-1)/2 = 2e walk(2)fornece um dicionário ordenado de locais para coordenadas, que você pode transformar em apenas uma matriz de coordenadas acessando o valscampo do dicionário :

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)

Observe que, para algumas funções [por exemplo norm], pode ser preferível deixar as coordenadas em matrizes, em vez de Tuple{Int,Int}, mas aqui eu as altero para tuplas (x,y)- conforme solicitado, usando a compreensão da lista.

O contexto para "apoiar" uma matriz não-quadrado não é especificado (note que esta solução ainda calcula os valores fora da rede), mas se você quiser filtro para apenas o intervalo xde y(aqui para x=5, y=3) depois de calcular a espiral completa então intersectesta matriz contra os 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)

Sua pergunta parece uma pergunta chamada memória espiral. Nesse problema, cada quadrado na grade é alocado em um padrão em espiral a partir do número 1 que se localiza na origem. E então contando enquanto espiralando para fora. Por exemplo:

17  16  15  14  13

18   5   4   3  12

19   6   1   2  11

20   7   8   9  10

21  22  23  ---->

Minha solução para calcular as coordenadas de cada número seguindo este padrão em espiral é publicada abaixo:

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

Isso se baseia em sua própria solução, mas podemos ser mais inteligentes em encontrar os cantos. Isso facilita a visualização de como você pode pular as áreas externas se M e N forem muito 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

e uma solução baseada em gerador que é melhor que O (max (n, m) ^ 2), é O (nm + abs (nm) ^ 2) porque pula tiras inteiras se elas não fazem parte da solução.

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 é a minha solução muito ruim, feita a partir do conhecimento mínimo de Java. Aqui eu tenho que colocar unidades em um campo em espiral. As unidades não podem ser colocadas em cima de outras unidades ou nas montanhas ou no oceano.

Para ser claro. Esta não é uma boa solução. Esta é uma solução muito ruim adicionada para a diversão de outras pessoas rirem do quão ruim isso pode ser feito

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);
}

Cudos para quem pode realmente ler isso

Pergunta bônus: Qual é o tempo de execução desse "algoritmo"? : P

Solução 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

Recentemente, tive um desafio semelhante em que tive que criar uma matriz 2D e usar um algoritmo de matriz espiral para classificar e imprimir os resultados. Esse código C # funcionará com uma matriz N, N 2D. É detalhado para maior clareza e provavelmente pode ser re-fatorado para atender às suas necessidades.

//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;
}

Fiz este com um amigo que ajusta a espiral à proporção da tela em Javascript. Melhor solução que obtive para uma evolução da imagem pixel por pixel, preenchendo a imagem inteira.

Espero que ajude alguém.

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);

Você pode vê-lo trabalhando em http://jsfiddle.net/hitbyatruck/c4Kd6/ . Apenas certifique-se de alterar a largura e a altura da tela nos vars javascript e nos atributos no HTML.

Apenas por diversão em 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);

Versão C #, também manipula tamanhos não quadrados.

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;
}

Estou compartilhando esse código que criei para uma finalidade diferente; trata-se de encontrar o número da coluna "X" e o número da linha "Y" do elemento da matriz @ índice espiral "índice". Esta função usa a largura "w" e a altura "h" da matriz e o "índice" necessário. Obviamente, essa função pode ser usada para produzir a mesma saída necessária. Eu acho que é o método mais rápido possível (como ele pula as células em vez de examiná-las).

    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 };
    }

Python loopando código espiral no sentido horário usando a resposta 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

Excelente solução de Davidont em 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