【数据结构和算法】移动零

2024-01-19 11:16:52 浏览数 (1)

前言

这是力扣的283题,难度为简单,解题方案有很多种,本文讲解我认为最奇妙的三种。


一、题目描述

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:

代码语言:javascript复制
输入: nums =[0,1,0,3,12]
代码语言:javascript复制
输出: [1,3,12,0,0]

示例 2:

代码语言:javascript复制
输入: nums = [0]

输出: [0]

提示:

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

进阶:你能尽量减少完成的操作次数吗?


二、题解

2.1 方法一:双指针

思路与算法:

使用双指针,i 指针指向当前已经处理好的序列的尾部,j 指针指向待处理序列的头部。

j 指针不断向右移动,每次 j 指针指向非零数,则将 i j 指针对应的数交换,同时 i 指针右移。

注意到以下性质:

  1. i 指针左边均为非零数;
  2. j 指针左边直到左指针处均为零。

因此每次交换,都是将 i 指针的零与 j 指针的非零数交换,且非零数的相对顺序并未改变。

2.2 方法二:两次遍历

思路与算法:

首先创建两个指针 i 和 j,第一次遍历的时候指针 j 用来记录当前有多少非 0 元素。

即遍历的时候每遇到一个非 0 元素就将其往数组左边挪,第一次遍历完后,j 指针的下标就指向了最后一个非 0 元素下标。

第二次遍历的时候,起始位置就从 j 开始到结束,将剩下的这段区域内的元素全部置为 0。

2.3 方法三:一次遍历

思路与算法:

参考了快速排序的思想,快速排序首先要确定一个待分割的元素做中间点 x,然后把所有小于等于 x 的元素放到 x 的左边,大于 x 的元素放到其右边。

这里我们可以用 0 当做这个中间点,把不等于 0(注意题目没说不能有负数)的放到中间点的左边,等于 0 的放到其右边。

这的中间点就是 0 本身,所以实现起来比快速排序简单很多,我们使用两个指针 i 和 j,只要 nums[i]!=0,我们就交换 nums[i] 和 nums[j]


三、代码

3.1 方法一:双指针

Java版本:

代码语言:javascript复制
class Solution {
    public static void moveZeroes(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        if (n == 0 || n == 1) return;
        int i = 0, j = 0;
        while (j < n) {
            if (nums[j] != 0) {
                reserve(nums, i, j);
                i  ;
            }
            j  ;
        }
    }

    void reserve(int[] nums, int i, int j) {
        int temp = nums[i];
        nums[i] = nums[j];
        nums[j] = temp;
    }
}

C 版本:

代码语言:javascript复制
class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size(), i = 0, j = 0;
        while (j < n) {
            if (nums[j]) {
                swap(nums[i], nums[j]);
                i  ;
            }
            j  ;
        }
    }
};

3.2 方法二:两次遍历

Java版本:

代码语言:javascript复制
class Solution {
    public static void moveZeroes1(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        if (n == 0 || n == 1) return;
        int j = 0;
        for (int i = 0; i < n; i  ) {
            if (nums[i] != 0) {
                nums[j  ] = nums[i];
            }
        }
        for (int i = j; i < n; i  ) {
            nums[i] = 0;
        }
    }
}

C 版本:

代码语言:javascript复制
class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        if (n == 0 || n == 1) return;
        int j = 0;
        for (int i = 0; i < n; i  ) {
            if (nums[i] != 0) {
                nums[j  ] = nums[i];
            }
        }
        for (int i = j; i < n; i  ) {
            nums[i] = 0;
        }
    }
};

3.3 方法三:一次遍历

Java版本:

代码语言:javascript复制
class Solution {
   public static void moveZeroes2(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        if (n == 0 || n == 1) return;
        int j = 0;
        for (int i = 0; i < n; i  ) {
            if (nums[i] != 0) {
                int temp = nums[i];
                nums[i] = nums[j];
                nums[j  ] = temp;
            }
        }
    }
}

C 版本:

代码语言:javascript复制
class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        if (n == 0 || n == 1) return;
        int j = 0;
        for (int i = 0; i < n; i  ) {
            if (nums[i] != 0) {
                int temp = nums[i];
                nums[i] = nums[j];
                nums[j  ] = temp;
            }
        }
    }
};

四、复杂度分析

4.1 方法一:双指针

  • 时间复杂度:O(n)。
  • 空间复杂度:O(1)。

4.2 方法二:两次遍历

  • 时间复杂度:O(n)。
  • 空间复杂度:O(1)。

4.3 方法三:一次遍历

  • 时间复杂度:O(n)。
  • 空间复杂度:O(1)。

0 人点赞