75、颜色分类【中等】

给定一个包含红色、白色和蓝色、共 n 个元素的数组 nums ，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。

我们使用整数 0、 1 和 2 分别表示红色、白色和蓝色。

必须在不使用库的sort函数的情况下解决这个问题。

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]

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？

方法一：单指针

1.1 思路分析

遍历两遍，先把所有0交换到前面，然后把1交换到0后面，最后剩下的就是2。
需要定义一个指针，记录当前交换到的位置

1.2 代码实现

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

1.3 测试结果

在这里插入图片描述

1.4 复杂度

时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(1)

方法二：双指针

2.1 思路分析

在这里插入图片描述

2.2 代码实现

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        if(nums.length == 0) return;
        int p0 = 0, p2=nums.length-1;
        for(int i=0; i<nums.length; i++){
            while(i <= p2 && nums[i] == 2){
                int temp = nums[i];
                nums[i] = nums[p2];
                nums[p2] = temp;
                p2--;
            }
            if (nums[i] == 0){
                int temp = nums[i];
                nums[i] = nums[p0];
                nums[p0] = temp;
                p0++;
            }
        }
    }
}