LeetCode精选TOP面试题075.颜色分类

题目描述

• 给定一个包含红色、白色和蓝色，一共 n 个元素的数组。

• 原地对它们进行排序，使得相同颜色的元素相邻，并按照红色、白色、蓝色顺序排列。

• 此题中使用整数 0、 1 和 2 分别表示红色、白色和蓝色。

• 进阶：

  • 可以不使用代码库中的排序函数来解题吗？
  • 有仅使用常数空间的一趟扫描算法吗？

example
input  : nums = {2, 0, 2, 1, 1, 0}
output : nums = {0, 0, 1, 1, 2, 2}
input  : nums = {2, 0, 1}
output : nums = {0, 1, 2}
input  : nums = {0}
output : nums = {0}

解题思路

思路1

参考自大佬的题解。

• “进阶”要求考察的是“快速排序”的子过程 partition，即：通过一次遍历，把数组分成三个部分。
  • 初始化index = 0，zero = 0，two = nums.length
  • index作为遍历的访问下标，zero作为0元素子集右侧边界，two作为2元素子集左侧边界，
  • 当访问元素为2时，向后与 two先向左移动一次之后 的位置的元素交换（因为two初始化为nums.length为越界状态，故先使其不越界），i不前进，因为交换来的元素很可能也是2，此时若前进会把交换到i下标位置的2忽略，导致排序失败，故原地等待，继续循环；
  • 当访问元素为1时，不交换，因为1本来就需要在中间，i不前进，zero和two也移动
  • 当访问元素为0时，向前与zero位置的元素交换 ，i前进，zero向右移动。
• 时间复杂度：O(N)
• 空间复杂度：O(1)

思路2

• 调用Java中Arrays.sort()方法
• 时间复杂度：O(N logN)
• 空间复杂度：O(1)

代码（Java）

思路1代码

public class Solution1 {
    /* public void sortColors(int[] nums) {
        int length = nums.length;
        int zero = 0, two = length - 1;
        int i = 0;
        while (i <= two) {
            if (nums[i] == 0) {
                nums[i] = nums[zero];
                nums[zero++] = 0;
                i++;
            } else if (nums[i] == 2) {
                nums[i] = nums[two];
                nums[two--] = 2;
            } else {
                i++;
            }
        }
    } */
    // 基于上方注释内容，抽出交换数据的方法
    public void sortColors(int[] nums) {
        int length = nums.length;
        // i作为遍历的访问下标，zero作为0元素子集右侧边界，two作为2元素子集左侧边界；
        int zero = 0, two = length;
        int i = 0;
        // 循环终止条件是 i == two，那么循环可以继续的条件是 i < two
        while (i < two) {
            if (nums[i] == 0) {
                // 当访问元素为0时，向前与zero位置的元素交换 ，i前进，zero向右移动。
                swap(nums, i, zero++);
                i++;
            } else if (nums[i] == 2) {
                // 向后与 two先向左移动一次之后 的位置的元素交换（因为two初始化为nums.length为越界状态，故先使其不越界），i不前进，因为交换来的元素很可能也是2，此时若前进会把交换到i下标位置的2忽略，导致排序失败，故原地等待，继续循环；
                swap(nums, i, --two);
            } else {
                // 当访问元素为1时，不交换，因为1本来就需要在中间，i不前进，zero和two也移动；
                i++;
            }
        }
    }

    private void swap(int[] nums, int index1, int index2) {
        int tmp = nums[index1];
        nums[index1] = nums[index2];
        nums[index2] = tmp;
    }
}

思路2代码

public class Solution2 {
    public void sortColors(int[] nums) {
        Arrays.sort(nums);
    }
}

本文作者： whtli
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