大连全瓷种植牙齿制作中心 发表于 2025-3-16 14:22:12

leetcode 75.颜色分类(荷兰国旗题目)

题目形貌

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/3875f1ee3df64d9e968a1cb37e32027b.png
题目分析

本题是经典的「荷兰国旗题目」,由盘算机科学家 Edsger W. Dijkstra 起首提出。
要想单独解决这道题本身还是很简单的,统计0、1、2的数目然后按顺序赋值,或者手写一个冒泡排序,whatever。
但是在这一题中我们主要学习它的头脑,题目想要将一个数组分成三个区间,那么就要用到三指针法。时间复杂度O(n)。
在本文的末了会附上leetcode的双指针法,但是本文的主要目的就是学会三指针法,不管哪种方式,核心头脑是差不多的,本题的头脑同样也是快速排序中对于大量重复元素的优化方式,以致可以直接作为快排的核默算法。
解说算法原理

既然想要将一个数组分为0、1、2三个区域,那就界说三个指针来解决这个题目。
指针意义:
i 指向数组第一个元素的位置用来遍历数组
left 指向数组0区间末了一个元素
right 指向数组2区间第一个元素
整个数组在完成分区之后的指针位置分布是这样的,数组由三个部分字组成:

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/561f88f3c2e745e1a504c3726f3bd4ea.png
注:x 为0区间末了一个元素, y 为2区间第一个元素
整个数组在正在分区的过程中时的指针位置分布是这样的,数组由四个部分组成:

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/80c42af80a854bcba698675948147587.png
我们主要就是要研究正在分区时的指针分布,来规定循环条件以及各种操作。
数组在分区时分为四个区间:

从左到右依次是:0区间,1区间,待扫描区域,2区间
当待扫描区域消散后,数组分区就完成了
那么在最刚开始各个指针是怎么分布的呢?
以示例一为例:
nums =
指针的初始化

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/07e86c594510468798cf8ab49e2ccffd.png
在最刚开始,数组并没有0区间和2区间,以是left指向数组第一个元素的左边位置,right指向数组的末了一个元素的右边位置,i指向数组的第一个元素。
i 指针扫描到不同数据的分类处理惩罚1


[*]当i扫描到0时,将i位置的元素与left + 1位置的元素交换,然后再left++,就将0放到了0区间中,末了再i++,准备扫描下一个元素。
Q:为什么不直接与left交换?
A:我们不能直接与left交换,因为left在刚开始是不在数组范围内的。我们是通过将left扩容的方式来涵盖0这个元素。
[*]当i扫描到2时,将i位置的元素与right - 1位置的元素交换,然后再right–,就将2放到了2区间中,此时i还不能急着++,因为新换过来的元素还没有扫描。就这样进入到下一次循环中,i会再处理惩罚这个新换来的元素。
[*]当i扫描到1时,直接i++,1就进入了1区间。
请添加图片形貌
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/461c39e2d1b8413bb9061d912f0b6613.png
class Solution {
public:
    void sortColors(vector<int>& nums) {
      int left = -1,right = nums.size(); //left为0区间的最后一个元素位置,right为2区间的第一个元素位置
      int i = 0; //i指针遍历整个数组
      while(i < right) //,,,
      {
            if(nums == 0)
            {
                    swap(nums,nums);
                    left++;i++;
            }
            else if(nums == 1) i++;
            else
            {
                    swap(nums,nums);
                    right--;
            }
      }
    }
};
简写后:
class Solution {
public:
    void sortColors(vector<int>& nums) {
      int left = -1,right = nums.size(); //left为0区间的最后一个元素位置,right为2区间的第一个元素位置
      int i = 0; //i指针遍历整个数组
      while(i < right) //,,,
      {
            if(nums == 0) swap(nums,nums[++left]);
            else if(nums == 1) i++;
            else swap(nums,nums[--right]);
      }
    }
};
补充:
leetcode官方给出的双指针法也是经典的方法,在此引用供各人学习:
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/525ac36f82b247609c8f8569558efbdd.png
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/109d200e7a51496aa6d3cdc94c7906d3.gif
题解作者:力扣官方
题解链接:https://leetcode.cn/problems/sort-colors/solutions/437968/yan-se-fen-lei-by-leetcode-solution/

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