LeetCode 75.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，我们使用整数 0、 1 和 2 分别表示红色、白色和蓝色。

示例 1：

​输入：nums = [2,0,2,1,1,0]

输出：[0,0,1,1,2,2]

示例 2：

输入：nums = [2,0,1]

输出：[0,1,2]

示例 3：

输入：nums = [0]

输出：[0]

示例 4：

输入：nums = [1]

输出：[1]

提示：

1. n == nums.length

2. 1 <= n <= 300

3. nums[i] 为 0、1 或 2

进阶：

你可以不使用代码库中的排序函数来解决这道题吗？

你能想出一个仅使用常数空间的一趟扫描算法吗？

题目分析:

    这道题可以使用双指针解法使数组排序。首先定义左右指针分别指向数组头和尾。定义当前检查的标记位。遍历数组，如果当前元素为0，则应该把该元素放在数组最左边，所以我们将左指针指向的元素与当前元素交换，此时左指针指向的元素已经确定下来，右移左指针，继续检查下一个元素。如果当前元素为1，我们默认认为该元素位置是最终排序完该元素所在的位置，不移动左指针，如果后面元素存在0，再与此元素交换，继续检查下一个元素。如果当前元素为2，该元素应该放在数组的最右边，所以我们将当前元素和右指针指向的元素进行交换，交换完后右指针指向的位置元素已经确定，左移右指针，继续检查数组下一个元素。直到标记位越过右指针指向的位置，数组排完序。因为当前数组只有可能存在0，1，2这三个元素，所以我们才能用上述方法求解。

例如，假设输入nums = {2,0,2,1,1,0}。

首先让左右指针指向数组首尾，标志位指向数组首元素。首元素为2，应该放在数组最右边，交换首元素和右指针指向的元素。

交换后，右指针上的元素确定下来，左移右指针，继续检查当前标记位上的元素。

当前标记位上的元素为0，交换当前元素和左指针指向的元素。此时左指针指向的元素确定下来，右移左指针，移动标记位继续检查下一个位置上的元素。

当前标记位上的元素值还为0，交换当前元素和左指针指向的元素。此时左指针指向的元素确定下来，右移左指针，移动标记位继续检查下一个位置上的元素。

当前标记位上的元素值为2，应该放在数组右边，交换当前元素和右指针指向的元素。

右指针指向的元素值确定下来，左移右指针，检查当前标记位上的元素。元素值刚好为1，我们假设该元素位置为最终排完序的位置，继续检查下一个元素。

该元素值也为1，继续检查下一个元素。

此时标记位已经越过右指针指向的位置，说明数组已经排完序。

题解一(调用库函数):

执行用时: 0 ms

内存消耗: 36.8 MB

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

题解二(双指针):

执行用时: 0 ms

内存消耗: 37.1 MB

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        // 定义左右指针
        int left = 0, right = nums.length - 1;
        // 定义当前检查位置标记
        int i = 0;
        // 当标记位没有越过右指针位置时
        while(i <= right) {
            // 如果当前元素为0
            if(nums[i] == 0) {
                // 0元素应该放在数组最左边
                // 所以交换当前元素和左指针指向的元素
                swap(nums, i, left);
                // 左指针右移一位
                left++;
                // 当前指针指向下一位
                i++;
                // 继续执行循环
                continue;
            }
            // 如果当前元素为1
            if(nums[i] == 1) {
                // 当前指针指向下一位
                i++;
                // 继续执行循环
                continue;
            }
            // 如果当前元素为2
            if(nums[i] == 2) {
                // 2元素应该放在数组最右边
                // 所以交换当前元素和右指针指向的元素
                swap(nums, i, right);
                // 右指针左移一位，继续执行循环
                right--;
            }
        }
    }


    // 交换数组两个元素的方法
    public void swap(int[] nums, int i, int j) {
        int temp = nums[i];
        nums[i] = nums[j];
        nums[j] = temp;
    }
}

题目来源:力扣(LeetCode)