LeetCode 283. 移动零：双指针双解法（原地交换 + 覆盖补零）全解析

移动零

一、题目

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 <= 10(4)
-2(31) <= nums[i] <= 2(31) - 1
进阶：你能尽量减少完成的操作次数吗？

二、思路

双指针：一个快指针（负责找），一个慢指针（负责收）。

核心是使用双指针分区，经过一次遍历，把数组动态的分成两个区域。

左边区域是（0 ~ slow-1），全是非零元素；
右边区域是（slow~fast），全是0或者还没被处理的元素。

快指针 指向当前正在检查的元素，遍历数组，负责寻找非零元素。
慢指针指向下一个非零元素应该存放的位置。慢指针守在"非零区域"的边界，它左边的所有位置都已经填满了非零数，它现在的位置就是留给快指针找到的下一个非零数的。

三、代码

javascript 复制代码

/**
 * @param {number[]} nums
 * @return {void} Do not return anything, modify nums in-place instead.
 */
var moveZeroes = function (nums) {
    //初始化慢指针和快指针的指向
    let slow = 0;
    //快指针：遍历数组寻找非零元素
    for (let fast = 0; fast < nums.length; fast++) {
        //找到非零元素，与慢指针交换位置
        if (nums[fast]!== 0) {
            [nums[slow], nums[fast]] = [nums[fast], nums[slow]];
           //如果fast指针指向的值不等于0，slow才会向前移动。若等于0，slow则会在此处守着，直到fast到下一个非零位置后，两者交换，将0后移。
            slow++;
        }
    }
    return nums;
};

四、复杂度

1. 时间复杂度：O(N)

结论：线性时间复杂度。

其中 N 是数组 nums 的长度。

为什么？

遍历次数：代码中只有一个 for 循环。快指针 fast 从 0 走到 nums.length - 1，每个元素被访问且仅被访问一次。
操作成本：循环内部的操作（判断是否为 0、交换数值、指针自增）都是常数级的操作，即 O(1)。
不管数组里的 0 是多是少，或者全是非 0，快指针都要把整个数组跑一遍，所以时间是非常稳定的 O(N)。

2. 空间复杂度：O(1)

结论：常数空间复杂度（原地算法）。

为什么？

额外空间：我们只定义了两个变量：slow 和 fast（循环变量）。无论数组 nums 有 10 个元素还是 100 万个元素，我们需要使用的额外变量永远只有这两个整数。
没有新数组：我们直接修改了传入的 nums 数组（in-place modification），没有创建任何新的数组来暂存数据。
没有递归：没有使用递归调用，所以不存在递归栈的空间消耗。