[laimas]

рони,
да одного цикла хватит. Если я правильно понял, то:

var a = [
    [1, 2, 3, 4],
    [12, 0, 0, 5],
    [11, 0, 0, 6],
    [10, 9, 8, 7]
], o = a[0], v = [];

for(var i=0, m = a.slice(1, -1); i<m.length; i++) {
    o.push(m[i].pop());
    v.push(m[i][0])
}

o = o.concat(a.pop().reverse(), v.reverse());

alert(o);