【LeetCode283.移动零】——双指针法

 

283.移动零

给定一个数组 ​​nums​​​，编写一个函数将所有 ​​0​​ 移动到数组的末尾，同时保持非零元素的相对顺序。

请注意 ，必须在不复制数组的情况下原地对数组进行操作。

示例1：

输入: nums = [0,1,0,3,12]
输出: [1,3,12,0,0]

示例2：

输入: nums = [0]
输出: [0]

提示:

• ​​1 <= nums.length <= 104​​
• ​​-231 <= nums[i] <= 231 - 1​​

思路：

本题是经典的双指针算法题，对于一个数组来说，删除一个元素是比较复杂的，每次删除元素后，若要保留原有的顺序，则需要将后面的元素一个个先前“挪”一格位置，这样操作的话，算法的时间复杂度是较高的。

所以就有了双指针法，分为快慢指针法以及左右指针法，能够实现在一个for循环下完成两个for循环的工作。

两遍循环：

我们可以利用一种最朴素的方法，即暴力地使用两遍for循环进行求解，外层的for循环用于查找所要移除的元素，当寻找到题目中所要移除的0后，利用内层的for循环，将数组集体向前移动一位。

在结束内层的for循环后，再将0赋值给数组的末尾。

class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        int size = nums.size();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (nums[i] == 0) { // 发现0
                cout << i << endl;
                for (int j = i + 1; j < nums.size(); j++) { //将数组集体向前移动一位
                    nums[j - 1] = nums[j];
                    
                }
                nums[nums.size() - 1] = 0;//给数列尾部赋0
                i--; // 因为下标i以后的数值都向前移动了一位，所以i也向前移动一位
                size--;//记录非零数组大小
            }
        }
    }
};

该方法的时间复杂度较高，LeetCode勉强通过。

快慢双指针：

设置快慢双指针，分别指向数组，完成各自任务。

快指针：不停止，勇往直前，寻找0

慢指针：用于记录更新新数组的下标位置\

在寻找完成后，要给尾部剩下的元素赋值为0，从而达到题目要求。

class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        int slow = 0; //初始化慢指针
        for (int fast = 0; fast < nums.size(); fast++) { //快指针对整个数组进行遍历，寻找0
            if (0 != nums[fast]) { //若不为0，更新慢指针，并赋值给新数组
                nums[slow] = nums[fast];
                slow++;
            }
        }
        //给数列尾部赋0
        while(slow<nums.size())
        {
            nums[slow] = 0;
            slow++;
        }
    }
};

利用该方法大大降低了时间复杂度。

优化版本：

可以在快指针移动的过程中，就给当前快指针所指向的元素赋值为0，不用后续再进行赋0的操作。

class Solution {
public:
    //快慢指针优化版，不必在最后进行尾部赋0操作
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        int fast = 0;
        int slow = 0;
        while (fast < nums.size()) {
            if (nums[fast] != 0) {
                // 防止 fast = slow 的情况下把 nums[fast]或者nums[slow]赋值为0
                int temp = nums[fast];
                nums[fast] = 0;
                nums[slow] = temp;
                fast++;
                slow++;
            }
            else {
                fast++;
            }
        }
    }
};

左右双指针：

左右双指针的方法在本题并不适用，原因就在于题目要求要保持非零元素的相对顺序，左右双指针方法的运用则会打乱原本的顺序，只能够做到删除所有的零元素。

//左右指针法，会改变原本的相对顺序，不符合题意
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        int left = 0; //初始化左指针
        int right = nums.size() - 1; //初始化右指针
        while (left <= right) {
            // 找左边等于0的元素
            while (left <= right && nums[left] != 0) { //若不等于0，继续遍历
                ++left;
            } //找到等于0的元素时，结束循环

            // 找右边不等于0的元素
            while (left <= right && nums[right] == 0) {
                --right;
            }  //找到不等于0的元素时，结束循环

            // 将右边不等于0的元素覆盖左边等于0的元素
            if (left < right) {
                nums[left++] = nums[right--];
            }
        }

        //给数列尾部赋0
        while (left < nums.size())
        {
            nums[left] = 0;
            left++;
        }
    }