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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]
做题思路
这个题目我们使用 Arrays.sort() 解决,哈哈,但是那样太无聊啦,题目含义就是让我们将所有的 0 放在前面,2 放在后面,1 放在中间,是不是和我们上面说的荷兰国旗问题一样。我们仅仅将 1 做为 pivot 值。
下面我们直接看代码吧,和三向切分基本一致。
Java Code:
class Solution {
public void sortColors(int[] nums) {
int len = nums.length;
int left = 0;
//这里和三向切分不完全一致
int i = left;
int right = len-1;
while (i <= right) {
if (nums[i] == 2) {
swap(nums,i,right--);
} else if (nums[i] == 0) {
swap(nums,i++,left++);
} else {
i++;
}
}
}
public void swap (int[] nums, int i, int j) {
int temp = nums[i];
nums[i] = nums[j];
nums[j] = temp;
}
}
Python3 Code:
from typing import List
class Solution:
def sortColors(self, nums: List[int]):
leng = len(nums)
left = 0
# 这里和三向切分不完全一致
i = left
right = leng - 1
while i <= right:
if nums[i] == 2:
self.swap(nums, i, right)
right -= 1
elif nums[i] == 0:
self.swap(nums, i, left)
i += 1
left += 1
else:
i += 1
return nums
def swap(self, nums: List[int], i: int, j: int):
temp = nums[i]
nums[i] = nums[j]
nums[j] = temp
C++ Code:
class Solution {
public:
void sortColors(vector<int>& nums) {
int len = nums.size(), left = 0;
int i = left, right = len-1;
while (i <= right) {
if (nums[i] == 2) {
swap(nums[i],nums[right--]);
} else if (nums[i] == 0) {
swap(nums[i++],nums[left++]);
} else {
i++;
}
}
}
};
Swift Code:
class Solution {
func sortColors(_ nums: inout [Int]) {
let count = nums.count
var left = 0, i = left, right = count - 1
while i <= right {
if nums[i] == 2 {
//nums.swapAt(i, right) 直接调用系统方法
self.swap(&nums, i, right) // 保持风格统一走自定义交换
right -= 1
} else if nums[i] == 0 {
//nums.swapAt(i, left) 直接调用系统方法
self.swap(&nums, i, left) // 保持风格统一走自定义交换
i += 1
left += 1
} else {
i += 1
}
}
}
func swap(_ nums: inout [Int], _ i: Int, _ j: Int) {
let temp = nums[i]
nums[i] = nums[j]
nums[j] = temp
}
}
Go Code:
func sortColors(nums []int) {
length := len(nums)
left, right := 0, length - 1
i := left
for i <= right {
if nums[i] == 2 {
// 把2换到最后
nums[i], nums[right] = nums[right], nums[i]
right--
} else if nums[i] == 0 {
// 把0换到最前面
nums[i], nums[left] = nums[left], nums[i]
i++
left++
} else {
i++
}
}
}
另外我们看这段代码,有什么问题呢?那就是我们即使完全符合时,仍会交换元素,这样会大大降低我们的效率。
例如:[0,0,0,1,1,1,2,2,2]
此时我们完全符合情况,不需要交换元素,但是按照我们上面的代码,0,2 的每个元素会和自己进行交换,所以这里我们可以根据 i 和 left 的值是否相等来决定是否需要交换,大家可以自己写一下。
下面我们看一下另外一种写法
这个题目的关键点就是,当我们 nums[i] 和 nums[right] 交换后,我们的 nums[right] 此时指向的元素是符合要求的,但是我们 nums[i] 指向的元素不一定符合要求,所以我们需要继续判断。
我们 2 和 0 交换后,此时 i 指向 0 ,0 应放在头部,所以不符合情况,所以 0 和 1 仍需要交换。下面我们来看一下动画来加深理解吧。
另一种代码表示
Java Code:
class Solution {
public void sortColors(int[] nums) {
int left = 0;
int len = nums.length;
int right = len - 1;
for (int i = 0; i <= right; ++i) {
if (nums[i] == 0) {
swap(nums,i,left);
left++;
}
if (nums[i] == 2) {
swap(nums,i,right);
right--;
//如果不等于 1 则需要继续判断,所以不移动 i 指针,i--
if (nums[i] != 1) {
i--;
}
}
}
}
public void swap (int[] nums,int i, int j) {
int temp = nums[i];
nums[i] = nums[j];
nums[j] = temp;
}
}
Python3 Code:
from typing import List
class Solution:
def sortColors(self, nums: List[int]):
left = 0
leng = len(nums)
right = leng - 1
i = 0
while i <= right:
if nums[i] == 0:
self.swap(nums, i, left)
left += 1
if nums[i] == 2:
self.swap(nums, i, right)
right -= 1
# 如果不等于 1 则需要继续判断,所以不移动 i 指针,i--
if nums[i] != 1:
i -= 1
i += 1
return nums
def swap(self, nums: List[int], i: int, j: int):
temp = nums[i]
nums[i] = nums[j]
nums[j] = temp
C++ Code:
class Solution {
public:
void sortColors(vector<int>& nums) {
int left = 0, len = nums.size();
int right = len - 1;
for (int i = 0; i <= right; ++i) {
if (nums[i] == 0) {
swap(nums[i],nums[left++]);
}
if (nums[i] == 2) {
swap(nums[i],nums[right--]);
if (nums[i] != 1) {
i--;
}
}
}
}
};
Swift Code:
class Solution {
func sortColors(_ nums: inout [Int]) {
let count = nums.count
var left = 0, i = left, right = count - 1
while i <= right {
if nums[i] == 0 {
//nums.swapAt(i, left) 直接调用系统方法
self.swap(&nums, i, left) // 保持风格统一走自定义交换
left += 1
}
if nums[i] == 2 {
//nums.swapAt(i, right) 直接调用系统方法
self.swap(&nums, i, right) // 保持风格统一走自定义交换
right -= 1
//如果不等于 1 则需要继续判断,所以不移动 i 指针,i--
if nums[i] != 1 {
i -= 1
}
}
i += 1
}
}
func swap(_ nums: inout [Int], _ i: Int, _ j: Int) {
let temp = nums[i]
nums[i] = nums[j]
nums[j] = temp
}
}
Go Code:
func sortColors(nums []int) {
length := len(nums)
left, right := 0, length - 1
for i := 0; i <= right; i++ {
if nums[i] == 0 {
// 为0时,和头交换
nums[i], nums[left] = nums[left], nums[i]
left++
} else if nums[i] == 2 {
// 为2时,和尾交换
nums[i], nums[right] = nums[right], nums[i]
right--
// 不为1时,需要把i减回去
if nums[i] != 1 {
i--
}
}
}
}