[LeetCode] 75. 颜色分类

题目链接 : https://leetcode-cn.com/problems/sort-colors/

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。

注意:
不能使用代码库中的排序函数来解决这道题。

示例:

输入: [2,0,2,1,1,0]
输出: [0,0,1,1,2,2]

进阶：

• 一个直观的解决方案是使用计数排序的两趟扫描算法。
  首先，迭代计算出0、1 和 2 元素的个数，然后按照0、1、2的排序，重写当前数组。
• 你能想出一个仅使用常数空间的一趟扫描算法吗？

思路:

思路一: 统计每种颜色的个数,重新覆盖原数组

class Solution:
    def sortColors(self, nums: List[int]) -> None:
        """
        Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        from collections import Counter
        c_nums = Counter(nums)
        p = 0
        for i in range(3):
            for _ in range(c_nums[i]):
                nums[p] = i
                p += 1

思路二:

因为0和2分别在排序之后一定在最左边,和最右边,所以我们用双指针分别记录最左边,和最右边,依次把0,2交换过去!

写了各种思路二版本,但是原理都是一样,大家自行体会!

代码:

思路二:

class Solution:
    def sortColors(self, nums: List[int]) -> None:
        """
        Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        left = 0
        for i in range(len(nums)):
            if nums[i] == 0:
                nums[i], nums[left] = nums[left], nums[i]
                left += 1
        #print(nums)
        right = len(nums) - 1
        for i in range(len(nums) - 1, left - 1, -1):
            if nums[i] == 2:
                nums[i], nums[right] = nums[right], nums[i]
                right -= 1

java

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
         int left = 0;
         int n = nums.length;
         for (int i = 0;i < n;i ++) {
             if (nums[i] == 0) {
                 int tmp = nums[i];
                 nums[i] = nums[left];
                 nums[left] = tmp;
                 left++;
             } 
         } 
         int right = n - 1;
         for (int i = n - 1; i >= left; i--) {
             if (nums[i] == 2) {
                 int tmp = nums[i];
                 nums[i] = nums[right];
                 nums[right] = tmp;
                 right--;
             }
         }   
    }
}

简化版

class Solution:
    def sortColors(self, nums: List[int]) -> None:
        """
        Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        left = 0
        right = len(nums) - 1
        i  = 0
        while i <= right:
            if nums[i] == 0:
                nums[i], nums[left] = nums[left], nums[i]
                left += 1
                i += 1
            elif nums[i] == 2:
                nums[i], nums[right] = nums[right], nums[i]
                right -= 1
            else:
                i += 1

java

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        int i = 0;
        int left = 0;
        int right = nums.length - 1;
        while (i <= right) {
            if (nums[i] == 0) {
                int tmp = nums[i];
                nums[i++] = nums[left];
                nums[left++] = tmp;
            } else if (nums[i] == 2) {
                int tmp = nums[i];
                nums[i] = nums[right];
                nums[right--] = tmp;
            } else {
                i++;
            }
        }   
    }
}

再简化版

class Solution:
    def sortColors(self, nums: List[int]) -> None:
        """
        Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        left = 0
        right = len(nums) - 1
        i  = 0
        while i <= right:
            while nums[i] == 2 and i < right:
                nums[i], nums[right] = nums[right], nums[i]
                right -= 1  
            while nums[i] == 0 and i > left:
                nums[i], nums[left] = nums[left], nums[i]
                left += 1
            i += 1

java

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        int i = 0;
        int left = 0;
        int right = nums.length - 1;
        while (i <= right) {
            while (nums[i] == 2 && i < right) {
                int tmp = nums[i];
                nums[i] = nums[right];
                nums[right] = tmp;
                right--;
            }
            while (nums[i] == 0 && i > left) {
                int tmp = nums[i];
                nums[i] = nums[left];
                nums[left] = tmp;
                left++;
            }
            i++;
        }  
    }
}