【数据结构和算法】移动零

简介: 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。进阶:你能尽量减少完成的操作次数吗?

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前言

一、题目描述

二、题解

2.1 方法一:双指针

2.2 方法二:两次遍历

2.3 方法三:一次遍历

三、代码

3.1 方法一:双指针

3.2 方法二:两次遍历

3.3 方法三:一次遍历

四、复杂度分析

4.1 方法一:双指针

4.2 方法二:两次遍历

4.3 方法三:一次遍历


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:

输入: nums =[0,1,0,3,12]

输出: [1,3,12,0,0]


示例 2:

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。

      image.gif编辑

      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:

      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;
          }
      }

      image.gif

      C++版本:

      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++;
              }
          }
      };

      image.gif

      3.2 方法二:两次遍历

      Java版本:

      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;
              }
          }
      }

      image.gif

      C++版本:

      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;
              }
          }
      };

      image.gif

      3.3 方法三:一次遍历

      Java版本:

      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;
                  }
              }
          }
      }

      image.gif

      C++版本:

      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;
                  }
              }
          }
      };

      image.gif


      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)。


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