75. 颜色分类（三指针、Python）
学习三指针的思想及应用
题目描述
文章目录
- 方法一：双指针（两遍循环）
- 方法二：三指针（一遍循环）
- 方法三：三指针（交换0和2）
方法一：双指针（两遍循环）
我们可以考虑对数组进行两次遍历。在第一次遍历中，我们将数组中所有的 000 交换到数组的头部。在第二次遍历中，我们将数组中所有的 111 交换到头部的 000 之后。此时，所有的 222 都出现在数组的尾部，这样我们就完成了排序。
具体地，我们使用一个指针 jjj 表示「头部」的范围，jjj 中存储了一个整数，表示数组 nums\textit{nums}nums 从位置 000 到位置 j−1\textit{j}-1j−1 都属于「头部」。j\textit{j}j 的初始值为 000，表示还没有数处于「头部」。
在第一次遍历中，我们从左向右遍历整个数组，如果找到了 000，那么就需要将 000 与「头部」位置的元素进行交换，并将「头部」向后扩充一个位置。在遍历结束之后，所有的 000 都被交换到「头部」的范围，并且「头部」只包含 000。
在第二次遍历中，我们从「头部」开始，从左向右遍历整个数组，如果找到了 111，那么就需要将 111 与「头部」位置的元素进行交换，并将「头部」向后扩充一个位置。在遍历结束之后，所有的 111 都被交换到「头部」的范围，并且都在 000 之后，此时 222 只出现在「头部」之外的位置，因此排序完成。
class Solution:def sortColors(self, nums: List[int]) -> None:"""Do not return anything, modify nums in-place instead."""j = 0for i in range(len(nums)):if nums[i] == 0:nums[j], nums[i] = nums[i], nums[j]j += 1for i in range(j, len(nums)):if nums[i] == 1:nums[j], nums[i] = nums[i], nums[j]j += 1
复杂度分析
- 时间复杂度：O(n)O(n)O(n)，其中 nnn 是数组 nums\textit{nums}nums 的长度。
- 空间复杂度：O(1)O(1)O(1)。
方法二：三指针（一遍循环）
方法一需要进行两次遍历，那么我们是否可以仅使用一次遍历呢？我们可以额外使用一个指针，即使用两个指针分别用来交换 0 和 1。
具体地，我们用指针 p0p_{0}p0来交换 0，p1p_1p1来交换 1，初始值都为 0。当我们从左向右遍历整个数组时：
- 如果找到了 1，那么将其与 nums[p1]\textit{nums}[p_1]nums[p1] 进行交换，并将 p1p_1p1 向后移动一个位置，这与方法一是相同的；
- 如果找到了 0，那么将其与 nums[p0]\textit{nums}[p_0]nums[p0] 进行交换，并将 p0p_0p0 向后移动一个位置。这样做是正确的吗？ 我们可以注意到，因为连续的 0 之后是连续的 1，因此如果我们将 0 与 nums[p0]\textit{nums}[p_0]nums[p0] 进行交换，那么我们可能会把一个 1 交换出去。当 p0<p1p_0 < p_1p0<p1 时，我们已经将一些 1 连续地放在头部，此时一定会把一个 1 交换出去，导致答案错误。 因此，如果 p0<p1p_0 < p_1p0<p1，那么我们需要再将 nums[i]\textit{nums}[i]nums[i] 与 nums[p1]\textit{nums}[p_1]nums[p1] 进行交换，其中 iii 是当前遍历到的位置，在进行了第一次交换后，nums[i]\textit{nums}[i]nums[i] 的值为 1，我们需要将这个 1 放到「头部」的末端。在最后，无论是否有 p0<p1p_0 < p_1p0<p1，我们需要将 p0p_0p0 和 p1p_1p1 均向后移动一个位置，而不是仅将 p0p_0p0 向后移动一个位置。
class Solution:def sortColors(self, nums: List[int]) -> None:"""Do not return anything, modify nums in-place instead."""p0 = 0 # 0指针p1 = 0 # 1指针for i in range(len(nums)):if nums[i] == 1:nums[p1], nums[i] = nums[i], nums[p1]p1 += 1elif nums[i] == 0:nums[p0], nums[i] = nums[i], nums[p0]# 如果 p0 < p1，说明已有一些 1 排好序了，此时需要再将 nums[p1] 与 nums[i]交换，这一步很关键！if p0 < p1:nums[p1], nums[i] = nums[i], nums[p1]p1 += 1p0 += 1
复杂度分析
- 时间复杂度：O(n)O(n)O(n)，其中 nnn 是数组 nums\textit{nums}nums 的长度。
- 空间复杂度：O(1)O(1)O(1)。
方法三：三指针（交换0和2）
与方法二类似，我们也可以考虑使用指针 p0p_0p0 来交换 0，p2p_2p2 来交换 2。此时，p0p_0p0 的初始值仍然为 0，而 p2p_2p2 的初始值为 n−1n-1n−1。在遍历的过程中，我们需要找出所有的 0 交换至数组的头部，并且找出所有的 2 交换至数组的尾部。
由于此时其中一个指针 p2p_2p2 是从右向左移动的，因此当我们在从左向右遍历整个数组时，如果遍历到的位置超过了 p2p_2p2，那么就可以直接停止遍历了。
具体地，我们从左向右遍历整个数组，设当前遍历到的位置为 iii，对应的元素为 nums[i]\textit{nums}[i]nums[i]；
- 如果找到了 0，那么与前面两种方法类似，将其与 nums[p0]\textit{nums}[p_0]nums[p0] 进行交换，并将 p0p_0p0 向后移动一个位置；
- 如果找到了 2，那么将其与 nums[p2]\textit{nums}[p_2]nums[p2] 进行交换，并将 p2p_2p2 向前移动一个位置。
这样做是正确的吗？可以发现，对于第二种情况，当我们将 nums[i]\textit{nums}[i]nums[i] 与 nums[p2]\textit{nums}[p_2]nums[p2] 进行交换之后，新的 nums[i]\textit{nums}[i]nums[i] 可能仍然是 2，也可能是 0。然而此时我们已经结束了交换，开始遍历下一个元素 nums[i+1]\textit{nums}[i+1]nums[i+1]，不会再考虑 nums[i]\textit{nums}[i]nums[i] 了，这样我们就会得到错误的答案。
因此，当我们找到 2 时，我们需要不断地将其与 nums[p2]\textit{nums}[p_2]nums[p2] 进行交换，直到新的 nums[i]\textit{nums}[i]nums[i] 不为 2。此时，如果 nums[i]\textit{nums}[i]nums[i] 为 0，那么对应着第一种情况；如果 nums[i]\textit{nums}[i]nums[i] 为 1，那么就不需要进行任何后续的操作。
class Solution:def sortColors(self, nums: List[int]) -> None:"""Do not return anything, modify nums in-place instead."""p0 = 0 # 0指针p2 = len(nums) - 1 # 2指针i = 0 # 遍历指针while i <= p2:if nums[i] == 2:# 一直进行交换，直到nums[i] != 2while i <= p2 and nums[i] == 2:nums[p2], nums[i] = nums[i], nums[p2]p2 -= 1# 要把判断是否为0放在判断是否为2之后，因为第一步交换后可能把0换到nums[i]上if nums[i] == 0:nums[p0], nums[i] = nums[i], nums[p0]p0 += 1i += 1
复杂度分析
- 时间复杂度：O(n)O(n)O(n)，其中 nnn 是数组 nums\textit{nums}nums 的长度。
- 空间复杂度：O(1)O(1)O(1)。
75. 颜色分类（三指针、Python）相关推荐
- Leetcode算法Java全解答--75. 颜色分类
Leetcode算法Java全解答–75. 颜色分类 文章目录 Leetcode算法Java全解答--75. 颜色分类 题目 想法 结果 总结 代码 我的答案 大佬们的答案 测试用例 其他 题目 给定 ...
- 75. 颜色分类（C++实现）
文章目录 题目 思路--三指针 题目 题目链接:75. 颜色分类) 思路–三指针 其实颜色分类就是对 0 1 2 这三个数字进行排序,但是排序都是有效率之分的,我们希望可以通过一种高效的方法去排序这三 ...
- 75. 颜色分类（荷兰国旗问题）
75. 颜色分类(荷兰国旗问题) 题目 解题思路 代码 题目 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 ...
- 【leetcode】75.颜色分类（多种解法，超详细图文解析）
75. 颜色分类 难度中等 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 ...
- LeetCode - 75 颜色分类
给定一个包含红色.白色和蓝色.共 n 个元素的数组 nums ,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.我们使用整数 0. 1 和 2 分别表示红色.白色和蓝色. ...
- 2021.1.9每日复习 75.颜色分类（复习快速排序）+ 77.组合（回溯算法）
***75.颜色分类(复习快速排序) class Solution {public void sortColors(int[] nums) {//方法一:冒泡排序// int n = nums.len ...
- LeetCode 73矩阵置零74搜素二维矩阵75颜色分类
新人公众号(求支持):bigsai 专注于Java.数据结构与算法,一起进大厂不迷路! 算法文章题解全部收录在github仓库bigsai-algorithm,求star! 关注回复进群即可加入力扣打 ...
- leetcode菜狗入门 | 75. 颜色分类
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 ...
- leetcode —— 75. 颜色分类
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. ...
最新文章
- Spring集成spymemcached
- nginx中的rewrite用法及实例
- 3.STM32中对EXTI_PE5_Config()函数的理解（自定义）之中断控制按键LED
- 20051008:看了AppleSeed，领悟到了一个道理：
- QualityCenter的备份
- wxWidgets：wxDynamicLibrary类用法
- Boost：实现异步客户端
- AbstractListView源码分析8
- java 命名管道_Java中命名管道的并发读/写(在Windows上)
- Zara带你快速入门WPF(4)---Command与功能区控件
- Chrome浏览器新功能 剪贴板多平台共享
- 设计人的33个好习惯
- HTTP Error 502.5 - Process Failure 解决方案
- C#基础回顾（一）—C#访问修饰符
- 反编译object文件c语言,能不能通过反编译程序看.sys文件的源代码！
- 独立IP、特产浏览量（PV）、访问次数（VV）、独立访客（UV）
- spring-security实现权限管理
- 读《七周七语言》，感悟其魂
- 恢复Cisco 2960交换机密码
- 【网络模拟】网络环境模拟搭建