leetcode75. 颜色分类

颜色分类
本题是经典的「荷兰国旗问题」，由计算机科学家 Edsger W. Dijkstra 首先提出。

• 使用双指针法。将数组划分为3个区间，即存储0的区间，存储1的区间，存储2的区间。
• 左指针从左到右移动，用于记录元素0的右边界。右指针从右向左移动，用于记录元素2的左边界。边界区间为左闭右开。
• 该方法类似于快排的partition过程，其中pivot设置为1。一次遍历，遇到0移动到左边，遇到2移动到右边，中间自然为1了。

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        // 左闭右开区间
        // 记录元素0的区间[0, one) = 0
        // 记录元素1的区间[one, i) = 1
        // 记录元素2的区间[two, nums.length) = 2
        // 将one初始化为0，保证[0, one)为空
        int one = 0;
        // 将two初始化为nums.length，保证[two, nums.length)为空
        int two = nums.length;
        // 将i初始化为0，保证[one, i)为空
        int i = 0;
        while(i < two){ // i>=two时终止，已经到达2的区间 
            if(nums[i] == 0){
                swap(nums, i, one);
                // 交换结束后，one指向0,i指向0或1
                one++; // one的位置不包括0，所以one需要+1
                // i>=one,因为2被交换到后面区间了,0被交换到前面区间了，因为[0,i]区间的元素只能是0或1
                i++; // i指向0或1，可以+1
            } else if(nums[i] == 2){
                --two; // 交换后，two的位置包括2，所以交换前需要-1
                swap(nums, i, two);
                //i++; // i为啥不要+1?因为从后面交换过来的nums[two]位置的元素不确定，需要继续判断
            } else{
                ++i; // i的位置不包括1，所以nums[i]=1时需要+1
            }
        }
    }

    private void swap(int[] nums, int i, int j){
        int temp = nums[i];
        nums[i] = nums[j];
        nums[j] = temp;
    }
}

• 单指针法。
• 第一次遍历，用于将0移动到左边。第二次遍历，用于将1移动到中间。2次遍历，2自然就被交换在最右边去了。

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        int len = nums.length;
        int idx = 0;
        // 先把0移动到前面
        for(int i = idx; i < len; ++i){
            if(nums[i] == 0){
                swap(nums, i, idx++);
            }
        }
        // 把1移动到中间
        for(int i = idx; i < len; ++i){
            if(nums[i] == 1){
                swap(nums, i, idx++);
            }
        }
    }

    private void swap(int[] nums, int i, int j){
        int temp = nums[i];
        nums[i] = nums[j];
        nums[j] = temp;
    }
}

• 第一次遍历统计每个元素的个数。第二次遍历利用个数进行填充元素。

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        int count0 = 0;
        int count1 = 0;
        int count2 = 0;
        for(int i = 0; i < nums.length; ++i){
            if(nums[i] == 0){
                count0++;
            } else if(nums[i] == 1){
                count1++;
            } else{
                count2++;
            }
        }
        System.out.println(count0 + "," + count1 + "," + count2);
        int idx = 0;
        while(idx < nums.length){
            if(idx < count0){
                nums[idx++] = 0;
            } else if(idx < count0 + count1){
                nums[idx++] = 1;
            } else{
                nums[idx++] = 2;
            }
        }
    }
}