LeetCode-Day90(C++) 75. 颜色分类

  1. 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。

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?

方法二:双指针
思路与算法

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p0来交换 0,p1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[p] 进行交换,并将p1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] 进行交换,并将p0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 00 之后是连续的 1,因此如果我们将 0 与 nums[p0] 进行交换,那么我们可能会把一个 1 交换出去。当 p0<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 < p1 ,那么我们需要再将 nums[i] 与 nums[p1] 进行交换,其中 i 是当前遍历到的位置,在进行了第一次交换后,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<p1,我们需要将 p0和 p1均向后移动一个位置,而不是仅将 p0向后移动一个位置。

作者:LeetCode-Solution
链接:https://leetcode-cn.com/problems/sort-colors/solution/yan-se-fen-lei-by-leetcode-solution/

class Solution {
public:
    void sortColors(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size();
        int p0 = 0, p1 = 0;
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (nums[i] == 1) {
                swap(nums[i], nums[p1]);
                ++p1;
            } else if (nums[i] == 0) {
                swap(nums[i], nums[p0]);
                if (p0 < p1) {
                    swap(nums[i], nums[p1]);
                }
                ++p0;
                ++p1;
            }
        }
    }
};
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