75. 顏色分類

知識點：陣列；雙指標；；

題目描述

找出陣列中重複的數字。

給定一個包含紅色、白色和藍色，一共n個元素的陣列，原地對它們進行排序，使得相同顏色的元素相鄰，並按照紅色、白色、藍色順序排列。

此題中，我們使用整數 0、1 和 2 分別表示紅色、白色和藍色。

示例

輸入：nums = [2,0,2,1,1,0]
輸出：[0,0,1,1,2,2]

輸入：nums = [2,0,1]
輸出：[0,1,2]

輸入：nums = [0]
輸出：[0]

輸入：nums = [1]
輸出：[1]

解法一：排序法

此題就是讓從小到大排序，可以直接使用氣泡排序，

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

時間複雜度：O(N^N);

解法二：單指標

使用一個指標，遍歷兩次，先把0排好，再把1排好就行了；

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        int head = 0;   //Z指示排好的序列的下一個元素即要排的序列；
        for(int i = 0; i < nums.length; i++){ //找0的過程；找到了和head的元素交換；
            if(nums[i] == 0){    
                nums[i] = nums[head];
                nums[head] = 0;
                head++;
            }
        }
        for(int i = head; i < nums.length; i++){
            if(nums[i] == 1){
                nums[i] = nums[head];
                nums[head] = 1;
                head++;
            }
        }
    }
}
 

時間複雜度：O(N)+O(N);

解法三：雙指標

首尾各定義一個指標；首指標排0，尾指標排2，這樣遍歷一遍就可以了；
注意在首指標前面所有的0都歸位，在尾指標後面所有的2葉歸位；

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        int head = 0, tail = nums.length-1;
        int i = 0;
        while(i <= tail){  //到尾指標就可以了，尾指標後面都已經搞定了；
            if(i < head) i = head;   //可能出現情況left直接超過i了，i前面都搞定了，所以可以讓其從head開始；
            else if(nums[i] == 0){
                swap(nums, i, head);
                head++;
            }else if(nums[i] == 2){
                swap(nums, i, tail);
                tail--;
            }else{
                i++;
            }
        }
    }
    private void swap(int[] nums, int i, int j){
        int temp = nums[i];
        nums[i] = nums[j];
        nums[j] = temp;
    }
}
 

時間複雜度：O(N);