LeetCode-75. 颜色分类

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75. 颜色分类

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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。

示例 1：

输入： nums = [2,0,2,1,1,0]
输出： [0,0,1,1,2,2]

示例 2：

输入： nums = [2,0,1]
输出： [0,1,2]

示例 3：

输入： nums = [0]
输出： [0]

示例 4：

输入： nums = [1]
输出： [1]

提示：

• n == nums.length
• 1 <= n <= 300
• nums[i] 为 0、1 或 2

进阶：

• 你可以不使用代码库中的排序函数来解决这道题吗？
• 你能想出一个仅使用常数空间的一趟扫描算法吗？

题解分析

解法一：单指针

1. 考虑到本题最多只有三种数字，所以可以对0和1进行排序，把它们放置在正确的位置。
2. 本题中，可以设置一个指针来表示0和1的位置，并且遍历两遍数组来分别排序0和1。

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int ptr = 0;
        for(int i=0; i<n; i++){
            if(nums[i] == 0){
                int temp = nums[i];
                nums[i] = nums[ptr];
                nums[ptr] = temp;
                ptr++;
            }
        }
        for(int i=ptr; i<n; i++){
            if(nums[i] == 1){
                int temp = nums[i];
                nums[i] = nums[ptr];
                nums[ptr] = temp;
                ptr++;
            }
        }
    }
}

解法二：双指针

1. 上面的单指针需要遍历两次原数组，那么是否可以只遍历一遍数组就完成排序呢？
2. 本题中，如果要实现遍历一次就完成排序，那么需要使用两个指针即双指针来记录不同种类的排序位置。在这里，我们使用zero、two这两个指针来完成0和2的排序。
3. 之所以选择zero和two，是因为本题只有三种数字，而0和2处于第一个和最后一个，所以可以对0和2进行排序，那么1自然也是有序的。
4. 需要注意的是，2是排在最后的，需要two的初始值为n-1。而遍历的边界应该是计数器i<=two，因为two指针之后的元素已经有序了，不需要再次遍历。

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        int zero = 0, two = n-1;
        int i = 0;
        while(i <= two){
            if(nums[i] == 0){
                swap(nums, i, zero);
                zero++;
                i++;
            }else if(nums[i] == 1){
                i++;
            }else{
                swap(nums, i, two);
                two--;
            }
        }
    }
    private void swap(int[] nums, int i, int j){
        int temp = nums[i];
        nums[i] = nums[j];
        nums[j] = temp;
    }
}

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