数据结构与算法分析笔记与总结(java实现)–排序10:三色排序练习题

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问题:有一个只由0,1,2三种元素构成的整数数组,请使用交换、原地排序而不是使用计数进行排序。给定一个只含0,1,2的整数数组A及它的大小,请返回排序后的数组。保证数组大小小于等于500。

测试样例:[0,1,1,0,2,2],6返回:[0,0,1,1,2,2]

思路:这是一个经典的荷兰国旗问题。类似于视频中的快速排序算法(实际我的快排使用成对调换而不是这种方式)。要求原地排序而不能使用额外的空间复杂度,要求将0都放在左边,2都放在右边,1都放在中间。思路很简单,只有3种值,于是在数组的左边和右边设置一个抽象的空区域{0区域}{2区域},0区域和2区域各自有一个指针p0,p2,初始时p0==-1;p2=n遍历数组p,遇到1就跳过,遇到0时 ,将其与0区域后面的一个元素交换,即先p0++;然后将p与p0元素交换,交换之后p++;p0不变;当p遇到2时,要将其与2区域前面的元素交换,先p2–;然后将p与p2的元素交换,交换过后注意p2保持不变,对于p由于这个交换过来的值在2区域前面,在原来p的后面,还没有遍历过,并不知道它是0还是1还是2,于是p也保持不变,继续对这个元素进行判断,看其是0、1还是2,对于不同的情况作出不同的操作即可,最后当p>=p2时遍历结束,所有的元素已经放入到合适的位置了。需要注意的是本题中p0从-1开始;p2从n开始,当要向0区域或者2区域添加元素时是先移动指针p0,p2再交换元素。

import 
java.util.*;
 
public 
class 
ThreeColor {
    
public 
int
[] sortThreeColor(
int
[] A, 
int 
n) {
       
int 
left=-
1
;
       
int 
right=A.length;
       
int 
i=
0
;
       
while
(i<right){
           
if
(A[i]==
0
){
               
swap(A,i,++left);
               
i++;
                
           
}
else 
if
(A[i]==
2
){
               
swap(A,i,--right);
                
           
}
else
{
               
i++;
           
}
       
}
       
return 
A;
    
}
    
public  
void 
swap(
int
[] a, 
int 
i, 
int 
j) {
           
if
(i!=j){
               
int 
temp=a[i];
               
a[i]=a[j];
               
a[j]=temp;
           
}
}
}


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