【双指针】专题:LeetCode 283题解——移动零

移动零

一、题目链接

移动零

二、题目

三、题目解析

"保持非零元素的相对顺序",比如,示例1中非零元素1在前、3在中间、12在最后,那么移动完数据后还是要保持1在前、3在中间、12在最后,也就是一直保持[1, 3, 12]的顺序。

四、算法原理

移动零 这题是可以划分到数组划分/数组分块这一类题里的。

数组划分/数组分块 的特点:给一个数组,在制定的规则/标准下将数组划分若干个区间。

本题中制定的规则/标准就是将非0元素移动到数组的前面,0元素移动到数组的后面。因此在该规则下可以把数组划分成两个区间。

数组划分/数组分块 这一类题里涉及到的算法就是双指针算法 ,但是数组中不是真的用int*这样的指针,数组中是利用数组下标来充当指针


已处理的区间的目的是达成题目中的要求:已处理区间中左边区间是非0元素,右边区间是0元素。而dest就是非0元素与0元素的分割线。

两个指针的作用以及三个区间

两个指针的作用:

cur:从左往右遍历数组。

dest:已处理的区间内,非零元素的最后一个位置。

三个区间:

都是左闭右闭区间


两个指针的作用以及三个区间要在解题过程中牢记

cur要遍历数组,所以一开始在下标0处。dest一开始在下标-1处,原因是还没有处理数据。(牢记两个指针的作用以及三个区间,这时是满足的。)这时cur指向元素0。

当cur遇到元素0,不做任何处理,直接++cur。(满足两个指针的作用以及三个区间,元素0区间[dest + 1,cur - 1]此时就一个0;待处理区间[cur,n - 1])这时cur指向非0元素。

当cur指向非0元素,非0元素肯定要放到第一个区间的,加一个非0元素就要dest++,然后交换cur、dest指向的元素(注意:不是向前覆盖,这样元素0就不见了)。此时cur所指元素是已经处理过了,所以cur++(满足两个指针的作用以及三个区间)。上述过程转换成代码:swap(dest + 1,cur); dest++,cur++;


重复上述过程,cur为下标n(数组的元素)时就跳出循环。最后这块数组是被划分成两个区间,即非0元素区间以及0元素区间。


总结

cur从前往后遍历的过程中:

1、遇到 0 元素:cur++

2、遇到 非0 元素:swap(dest + 1,cur); cur++,dest++;

五、与快速排序的联系

其实快速排序 的核心就是数组分块 ,若是像本题一样用双指针算法,根据基准元素tmp将数组划分成2个区间,那么分析过程以及代码都是与本题一样的。

cpp 复制代码
#include <iostream>
using namespace std;
int _QuickSort(int arr[], int left, int right)
{
	int keyi = left;
	int dest = keyi;
	for (int cur = dest + 1; cur <= right; ++cur)
		if (arr[cur] <= arr[keyi] && ++dest != cur )
			swap(arr[cur], arr[dest]);
	swap(arr[keyi], arr[dest]);
	return dest;
}
void QuickSort(int* arr, int left, int right)
{
	if (left >= right)
	{
		return;
	}
	// 找基准值的下标
	int keyi = _QuickSort(arr, left, right);
	// [left, keyi - 1]  [keyi + 1, right]
	QuickSort(arr, left, keyi - 1);
	QuickSort(arr, keyi + 1, right);
}
int main()
{
	int arr[] = { 6, 1, 2, 7, 9, 3 };
	size_t n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	QuickSort(arr, 0, n - 1);
	for (size_t i = 0; i < n; ++i)
	{
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

快速排序这里用双指针算法,只是把数组分成两块,一旦遇到都是相同的数据时,时间复杂度会逼近O(n^2)。

后面"颜色划分"一题,会把数组划分成三块,用这一算法写快速排序才是最优的。

六、编写代码

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        int cur = 0, dest = -1;
        while (cur < nums.size())
        {
            if (nums[cur] != 0)
            {
                swap(nums[dest + 1], nums[cur]);
                dest++;
                cur++;
            }
            else
            {
                cur++;
            }
        }
    }
};

简化代码:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        for (int dest = -1, cur = 0; cur < nums.size(); cur++)// nums[cur]为0还是非0都会++
            if (nums[cur])// 处理非0元素
                swap(nums[++dest], nums[cur]);
    }
};

七、时间复杂度、空间复杂度

一层for循环,cur、dest指针只会从前向后移动,并且这里只判断cur,也就是cur扫描数组一遍就能将数组划分,因此时间复杂度是最优的O(n)。

只用了两个变量cur、dest,因此空间复杂度是O(1)。

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