Transpondo uma matriz 2D em JavaScript

Eu tenho uma matriz de matrizes, algo como:

[
    [1,2,3],
    [1,2,3],
    [1,2,3],
]

Gostaria de transpor para obter a seguinte matriz:

[
    [1,1,1],
    [2,2,2],
    [3,3,3],
]

Não é difícil fazer isso programaticamente usando loops:

function transposeArray(array, arrayLength){
    var newArray = [];
    for(var i = 0; i < array.length; i++){
        newArray.push([]);
    };

    for(var i = 0; i < array.length; i++){
        for(var j = 0; j < arrayLength; j++){
            newArray[j].push(array[i][j]);
        };
    };

    return newArray;
}

Isso, no entanto, parece volumoso, e eu sinto que deve haver uma maneira mais fácil de fazer isso. Existe?

array[0].map((_, colIndex) => array.map(row => row[colIndex]));

mapchama uma callbackfunção fornecida uma vez para cada elemento em uma matriz, em ordem e constrói uma nova matriz a partir dos resultados. callbacké invocado apenas para índices da matriz que atribuíram valores; não é invocado para índices que foram excluídos ou aos quais nunca foram atribuídos valores.

callbacké invocado com três argumentos: o valor do elemento, o índice do elemento e o objeto Array que está sendo percorrido. [fonte]

aqui está a minha implementação no navegador moderno (sem dependência):

transpose = m => m[0].map((x,i) => m.map(x => x[i]))

Você poderia usar underscore.js

_.zip.apply(_, [[1,2,3], [1,2,3], [1,2,3]])

caminho mais curto com lodash/ underscoree es6:

_.zip(...matrix)

onde matrixpoderia estar:

const matrix = [[1,2,3], [1,2,3], [1,2,3]];

Muitas boas respostas aqui! Eu as consolidei em uma resposta e atualizei parte do código para obter uma sintaxe mais moderna:

Alinhadores inspirados em Fawad Ghafoor e Óscar Gómez Alcañiz

function transpose(matrix) {
  return matrix[0].map((col, i) => matrix.map(row => row[i]));
}

function transpose(matrix) {
  return matrix[0].map((col, c) => matrix.map((row, r) => matrix[r][c]));
}

Estilo de abordagem funcional com redução por Andrew Tatomyr

function transpose(matrix) {
  return matrix.reduce((prev, next) => next.map((item, i) =>
    (prev[i] || []).concat(next[i])
  ), []);
}

Lodash / Sublinhado por marcel

function tranpose(matrix) {
  return _.zip(...matrix);
}

// Without spread operator.
function transpose(matrix) {
  return _.zip.apply(_, [[1,2,3], [1,2,3], [1,2,3]])
}

Abordagem de baunilha

function transpose(matrix) {
  const rows = matrix.length, cols = matrix[0].length;
  const grid = [];
  for (let j = 0; j < cols; j++) {
    grid[j] = Array(rows);
  }
  for (let i = 0; i < rows; i++) {
    for (let j = 0; j < cols; j++) {
      grid[j][i] = matrix[i][j];
    }
  }
  return grid;
}

Abordagem ES6 no local de baunilha inspirada em Emanuel Saringan

function transpose(matrix) {
  for (var i = 0; i < matrix.length; i++) {
    for (var j = 0; j < i; j++) {
      const temp = matrix[i][j];
      matrix[i][j] = matrix[j][i];
      matrix[j][i] = temp;
    }
  }
}

// Using destructing
function transpose(matrix) {
  for (var i = 0; i < matrix.length; i++) {
    for (var j = 0; j < i; j++) {
      [matrix[i][j], matrix[j][i]] = [matrix[j][i], matrix[i][j]];
    }
  }
}

Puro e puro:

[[0, 1], [2, 3], [4, 5]].reduce((prev, next) => next.map((item, i) =>
    (prev[i] || []).concat(next[i])
), []); // [[0, 2, 4], [1, 3, 5]]

Soluções anteriores podem levar à falha no caso de uma matriz vazia ser fornecida.

Aqui está como uma função:

function transpose(array) {
    return array.reduce((prev, next) => next.map((item, i) =>
        (prev[i] || []).concat(next[i])
    ), []);
}

console.log(transpose([[0, 1], [2, 3], [4, 5]]));

Atualizar. Pode ser escrito ainda melhor com o operador spread:

const transpose = matrix => matrix.reduce(
    ($, row) => row.map((_, i) => [...($[i] || []), row[i]]), 
    []
)

Você pode fazer isso no local executando apenas uma passagem:

function transpose(arr,arrLen) {
  for (var i = 0; i < arrLen; i++) {
    for (var j = 0; j <i; j++) {
      //swap element[i,j] and element[j,i]
      var temp = arr[i][j];
      arr[i][j] = arr[j][i];
      arr[j][i] = temp;
    }
  }
}

Apenas outra variação usando Array.map. O uso de índices permite transpor matrizes onde M != N:

// Get just the first row to iterate columns first
var t = matrix[0].map(function (col, c) {
    // For each column, iterate all rows
    return matrix.map(function (row, r) { 
        return matrix[r][c]; 
    }); 
});

Tudo o que há para transpor é mapear os elementos primeiro da coluna e depois por linha.

Se você tem a opção de usar a sintaxe Ramda JS e ES6, aqui está outra maneira de fazê-lo:

const transpose = a => R.map(c => R.map(r => r[c], a), R.keys(a[0]));

console.log(transpose([
  [1, 2, 3, 4],
  [5, 6, 7, 8],
  [9, 10, 11, 12]
])); // =>  [[1,5,9],[2,6,10],[3,7,11],[4,8,12]]

<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/ramda/0.22.1/ramda.min.js"></script>

Outra abordagem iterando a matriz de fora para dentro e reduzindo a matriz mapeando valores internos.

const
    transpose = array => array.reduce((r, a) => a.map((v, i) => [...(r[i] || []), v]), []),
    matrix = [[1, 2, 3], [1, 2, 3], [1, 2, 3]];

console.log(transpose(matrix));

Se o uso do RamdaJS for uma opção, isso poderá ser alcançado em uma linha: R.transpose(myArray)

Você pode conseguir isso sem loops usando o seguinte.

• Array
• Array.prototype.map
• Array.prototype.reduce
• Array.prototype.join
• String.prototype.split

Parece muito elegante e não requer nenhuma dependência, como jQuery do Underscore.js .

function transpose(matrix) {  
    return zeroFill(getMatrixWidth(matrix)).map(function(r, i) {
        return zeroFill(matrix.length).map(function(c, j) {
            return matrix[j][i];
        });
    });
}

function getMatrixWidth(matrix) {
    return matrix.reduce(function (result, row) {
        return Math.max(result, row.length);
    }, 0);
}

function zeroFill(n) {
    return new Array(n+1).join('0').split('').map(Number);
}

Minificado

function transpose(m){return zeroFill(m.reduce(function(m,r){return Math.max(m,r.length)},0)).map(function(r,i){return zeroFill(m.length).map(function(c,j){return m[j][i]})})}function zeroFill(n){return new Array(n+1).join("0").split("").map(Number)}

Aqui está uma demonstração que joguei juntos. Observe a falta de loops :-)

// Create a 5 row, by 9 column matrix.
var m = CoordinateMatrix(5, 9);

// Make the matrix an irregular shape.
m[2] = m[2].slice(0, 5);
m[4].pop();

// Transpose and print the matrix.
println(formatMatrix(transpose(m)));

function Matrix(rows, cols, defaultVal) {
    return AbstractMatrix(rows, cols, function(r, i) {
        return arrayFill(cols, defaultVal);
    });
}
function ZeroMatrix(rows, cols) {
    return AbstractMatrix(rows, cols, function(r, i) {
        return zeroFill(cols);
    });
}
function CoordinateMatrix(rows, cols) {
    return AbstractMatrix(rows, cols, function(r, i) {
        return zeroFill(cols).map(function(c, j) {
            return [i, j];
        });
    });
}
function AbstractMatrix(rows, cols, rowFn) {
    return zeroFill(rows).map(function(r, i) {
        return rowFn(r, i);
    });
}
/** Matrix functions. */
function formatMatrix(matrix) {
    return matrix.reduce(function (result, row) {
        return result + row.join('\t') + '\n';
    }, '');
}
function copy(matrix) {  
    return zeroFill(matrix.length).map(function(r, i) {
        return zeroFill(getMatrixWidth(matrix)).map(function(c, j) {
            return matrix[i][j];
        });
    });
}
function transpose(matrix) {  
    return zeroFill(getMatrixWidth(matrix)).map(function(r, i) {
        return zeroFill(matrix.length).map(function(c, j) {
            return matrix[j][i];
        });
    });
}
function getMatrixWidth(matrix) {
    return matrix.reduce(function (result, row) {
        return Math.max(result, row.length);
    }, 0);
}
/** Array fill functions. */
function zeroFill(n) {
  return new Array(n+1).join('0').split('').map(Number);
}
function arrayFill(n, defaultValue) {
    return zeroFill(n).map(function(value) {
        return defaultValue || value;
    });
}
/** Print functions. */
function print(str) {
    str = Array.isArray(str) ? str.join(' ') : str;
    return document.getElementById('out').innerHTML += str || '';
}
function println(str) {
    print.call(null, [].slice.call(arguments, 0).concat(['<br />']));
}

#out {
    white-space: pre;
}

<div id="out"></div>

ES6 1liners como:

let invert = a => a[0].map((col, c) => a.map((row, r) => a[r][c]))

igual ao Óscar, mas como você prefere girar no sentido horário:

let rotate = a => a[0].map((col, c) => a.map((row, r) => a[r][c]).reverse())

Editar: Esta resposta não transpõe a matriz, mas a gira. Eu não li a pergunta cuidadosamente em primeiro lugar: D

rotação no sentido horário e anti-horário:

    function rotateCounterClockwise(a){
        var n=a.length;
        for (var i=0; i<n/2; i++) {
            for (var j=i; j<n-i-1; j++) {
                var tmp=a[i][j];
                a[i][j]=a[j][n-i-1];
                a[j][n-i-1]=a[n-i-1][n-j-1];
                a[n-i-1][n-j-1]=a[n-j-1][i];
                a[n-j-1][i]=tmp;
            }
        }
        return a;
    }

    function rotateClockwise(a) {
        var n=a.length;
        for (var i=0; i<n/2; i++) {
            for (var j=i; j<n-i-1; j++) {
                var tmp=a[i][j];
                a[i][j]=a[n-j-1][i];
                a[n-j-1][i]=a[n-i-1][n-j-1];
                a[n-i-1][n-j-1]=a[j][n-i-1];
                a[j][n-i-1]=tmp;
            }
        }
        return a;
    }

Eu achei as respostas acima difíceis de ler ou muito detalhadas, então eu mesmo as escrevo. E eu acho que essa é a maneira mais intuitiva de implementar transposição em álgebra linear, você não faz troca de valor , mas apenas insere cada elemento no lugar certo na nova matriz:

function transpose(matrix) {
  const rows = matrix.length
  const cols = matrix[0].length

  let grid = []
  for (let col = 0; col < cols; col++) {
    grid[col] = []
  }
  for (let row = 0; row < rows; row++) {
    for (let col = 0; col < cols; col++) {
      grid[col][row] = matrix[row][col]
    }
  }
  return grid
}

Eu acho que isso é um pouco mais legível. Ele usa Array.frome a lógica é idêntica ao uso de loops aninhados:

var arr = [
  [1, 2, 3, 4],
  [1, 2, 3, 4],
  [1, 2, 3, 4]
];

/*
 * arr[0].length = 4 = number of result rows
 * arr.length = 3 = number of result cols
 */

var result = Array.from({ length: arr[0].length }, function(x, row) {
  return Array.from({ length: arr.length }, function(x, col) {
    return arr[col][row];
  });
});

console.log(result);

Se você estiver lidando com matrizes de comprimento desigual, precisará substituir arr[0].lengthpor outra coisa:

var arr = [
  [1, 2],
  [1, 2, 3],
  [1, 2, 3, 4]
];

/*
 * arr[0].length = 4 = number of result rows
 * arr.length = 3 = number of result cols
 */

var result = Array.from({ length: arr.reduce(function(max, item) { return item.length > max ? item.length : max; }, 0) }, function(x, row) {
  return Array.from({ length: arr.length }, function(x, col) {
    return arr[col][row];
  });
});

console.log(result);

function invertArray(array,arrayWidth,arrayHeight) {
  var newArray = [];
  for (x=0;x<arrayWidth;x++) {
    newArray[x] = [];
    for (y=0;y<arrayHeight;y++) {
        newArray[x][y] = array[y][x];
    }
  }
  return newArray;
}

Uma implementação livre de biblioteca no TypeScript que funciona para qualquer formato de matriz que não trunque suas matrizes:

const rotate2dArray = <T>(array2d: T[][]) => {
    const rotated2d: T[][] = []

    return array2d.reduce((acc, array1d, index2d) => {
        array1d.forEach((value, index1d) => {
            if (!acc[index1d]) acc[index1d] = []

            acc[index1d][index2d] = value
        })

        return acc
    }, rotated2d)
}

Uma linha que não altera a matriz fornecida.

a[0].map((col, i) => a.map(([...row]) => row[i]))

reverseValues(values) {
        let maxLength = values.reduce((acc, val) => Math.max(val.length, acc), 0);
        return [...Array(maxLength)].map((val, index) => values.map((v) => v[index]));
}

Não encontrei uma resposta que me satisfizesse, então escrevi uma, acho que é fácil de entender e implementar e adequado para todas as situações.

    transposeArray: function (mat) {
        let newMat = [];
        for (let j = 0; j < mat[0].length; j++) {  // j are columns
            let temp = [];
            for (let i = 0; i < mat.length; i++) {  // i are rows
                temp.push(mat[i][j]);  // so temp will be the j(th) column in mat
            }
            newMat.push(temp);  // then just push every column in newMat
        }
        return newMat;
    }

Como ninguém até agora mencionou uma abordagem funcional recursiva aqui, é minha opinião. Uma adaptação de Haskell Data.List.transpose.

var transpose = as => as.length ? as[0].length ? [ as.reduce( (rs,a) => a.length ? ( rs.push(a[0])
                                                                                   , rs
                                                                                   )
                                                                                 : rs
                                                            , []
                                                            )
                                                 , ...transpose(as.map(a => a.slice(1)))
                                                 ]
                                               : transpose(as.slice(1))
                                : [],
    mtx       = [[1], [1, 2], [1, 2, 3]];

console.log(transpose(mtx))

.as-console-wrapper {
  max-height: 100% !important
}