一个数组中只有0,1,2三种元素,要求对这样的数组进行排序,一个数组中只有0,1,2三种元素,要求对这样的数组进行排序,第2章 排序 | | 第17节 三色排序练习题

1.思路:

1.1思路1:

  第一眼看到这样的题目,会举得非常简单,只需要两次遍历数组就可以完成了。第一次遍历,扫描数组中的元素,每次遇到0则count0++,遇到1则count1++,遇到2则count2++,这样一趟下来就能够统计出数组中0,1,2的个数了。然后第二次遍历的时候,只需要对数组进行重新赋值就可以了,从头开始赋值count0个0,count1个1,count2个2。最终完成对数组的排序。

(计数排序做法)

1.2思路2:

  既然是面试题,那么肯定不会让你这么简单就解决出来了的。面试官说,加入只能进行一次遍历怎么办,然后你就不知道了。

  这道题目如果只能进行一次遍历,我们肯定会想到使用多指针。这种题目之前碰到过很多。类似折半查找需要设置两个指针,不过这道题目却需要三个指针,分别指向数组中0,1,2三个元素末尾。加入有排好序的数组{0,0,1,1,2,2},那么p0指向下标为1的那个0,p1指向下标为3的那个1,而p2则指向下标为5的那个2。

p0和p1从前往后扫描,p2从后往前扫描,

初始化时:

p0指向第一个非0元素,那么arry[p0]=1||2

p1指向第一个非1元素,那么arry[p1]=0||2

p2指向第一个非2元素,那么arry[p2]=0||1

假如:

arry[p0]==2,arry[p2]==0,交换两个元素

arry[p1]==2,arry[p2]==1,交换两个元素

arry[p0]==1,arry[p1]==0,交换两个元素

否则的话只可能是p0,p1,p2指向的三个数各不相同,那么进行如下赋值

arry[p0]==0,arry[p1]==1,arry[p2]==2。

假如经过上述swap以后出现i>k的情况,将k=i。

原题

排序只有1,2,3三个元素的数组,不能统计1,2,3的个数。

分析

这个题目,尽管也是排序,但却不能使用快速排序的方法。只有三个元素,如果时间复杂度仍旧是O(nlogn),显然不是最好的。那就可以使用线性的排序算法,例如计数排序,可是题目中要求,不能够对1,2,3进行统计个数。那该如何处理呢?请大家看下面的方法,我们首先通过例子来说明:

211332
p1p2   p3

假设,我们有三个指针:p1、p2、p3.p1从左侧开始,指向第一个非1的数字;p3从右侧开始,指向第一个非3的数字。p2从p1开始遍历,如果是2,p2继续遍历,直到p2遇到1或者3:

  1. 如果遇到1,则和p1进行交换,然后p1向右,指向第一个非1的数字

  2. 如果遇到3,则和p3进行交换,然后p3向左,指向第一个非3的数字

121332
 p1,p2   p3

交换之后,p2继续从p1开始,如果是2继续遍历,如果是1或者3,重复上面的步骤,所得如下:

112332
  p1,p2  p3

根据上面的方法继续下去

112233
  p1p3p2 

p2在p3右侧,算法结束。

总结一下上面的算法:

p1从左侧开始,指向第一个非1的数字;p3从右侧开始,指向第一个非3的数字。

  1. p2从p1开始遍历,如果是2,p2继续遍历,直到p2遇到1或者3

  2. 如果遇到1,则和p1进行交换,然后p1向右,指向第一个非1的数字

  3. 如果遇到3,则和p3进行交换,然后p3向左,指向第一个非3的数字

重复上面的步骤,直到p2在p3的右侧结束。感觉思路有bug: [2,0,1] (不同)

void sort(int arr[],int len)
{
    int i = 0;//头指针指向0
    int  j = len - 1;//尾指针指向2
    int k = 0;

    while (arr[i] == 0)
        i++;
    k = i + 1;

    while (arr[j] == 2)
        j--;

    while (k < j)
    {
        if (arr[k] == 1)
            k++;
        else if (arr[k] == 0)
        {
            swap(arr[i], arr[k]);
            while (arr[i] == 0)
                i++;
        }
        else if (arr[k] == 2)
        {
            swap(arr[k], arr[j]);
            while (arr[j] == 2)
                j--;
        }
    }
}

最巧妙的思路

我们将1,2,3,替换为互质的2,3,5,得到如下:

211332
322553

之后,乘起来得到的900.这900里,除以2,有多少个2,就有多少个1;然后除以3,有多少个3,就有多少个3对应的2;然后除以5,有多少个5,就有多少个5对应的3。这是如何保证的呢?因为2,3,5是互质的。

如下:(分解质因数)

被除数除数余数排序结果
900245001
450222501
225211212尝试结束,尝试3
22537502
7532502
253813尝试结束,尝试5
255503
55103
1511全部结束

最终结果为112233.上面的这种思路,实际上是计数的一种变种。

    原文作者:ranjiewen
    原文地址: https://www.cnblogs.com/ranjiewen/p/8990913.html
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