[数据结构与算法]leetcode初级———旋转数组的多种算法总结

题目描述：

给你一个数组，将数组中的元素向右轮转?k?个位置，其中?k?是非负数。

(来源：leetcode)

1.数组拆分

//经观察发现：将数组元素全部后移k单位即将后 k%length 个元素前置，为此我们可以借助一个新数组存储这些 需要前置的元素，然后整体迁移。

void rotate(int* nums, int numsSize, int k){
? ? k = k % numsSize;
? ? if(!nums || numsSize < 2 || k <= 0) return;
? ? int maxInd = numsSize - 1;
? ? int oriInd = maxInd - k;
? ? int opInd = oriInd + 1;
? ? int i, j = 0;
? ? int temp[k];
? ? for(i = 0;i < k; i++){
? ? ? ? temp[i] = nums[opInd++];
? ? } //存储需要前置的元素
? ? for(i = oriInd; i >= 0; i--){
? ? ? ? nums[maxInd--] = nums[i];
? ? } //剩余元素后置
? ? for(i = 0; i < k; i++){
? ? ? ? nums[i] = temp[i];
? ? } //元素前置
}

2.暴力解法

//新创建一个数组，按原数组旋转后的正确顺序到新数组中，再放回。

void rotate(int* nums, int numsSize, int k){
? ? if(!nums || numsSize == 0 || k == 0) return;
? ? int i, temp[numsSize];
? ? for(i = 0; i < numsSize; i++){
? ? ? ? temp[(i+k)%numsSize] = nums[i];
? ? } //在新数组的元素移动后位置摆放各个元素
? ? for(i = 0; i < numsSize; i++){
? ? ? ? nums[i] = temp[i];
? ? } //拷贝回原数组
}

3.三次原地反转

//思路同一，需要把后 K 个元素前置，可以先将整个数组翻转，再把前 k 个元素翻转，最后剩余元素翻转。这种方法空间复杂度低。

void rotate(int* nums, int numsSize, int k){
? ? if(!nums || numsSize < 2 || k == 0) return;
? ? k = k % numsSize;
? ? int i;
? ? for(i = 0; i < numsSize / 2; i++){
? ? ? ? nums[i] = nums[i] + nums[numsSize-i-1];
? ? ? ? nums[numsSize-i-1] = nums[i] - nums[numsSize-i-1];
? ? ? ? nums[i] = nums[i] - nums[numsSize-i-1];
? ? } // 整个数组翻转
? ? for(i = 0; i < k / 2; i++){
? ? ? ? nums[i] = nums[i] + nums[k-i-1];
? ? ? ? nums[k-i-1] = nums[i] - nums[k-i-1];
? ? ? ? nums[i] = nums[i] - nums[k-i-1];
? ? } // 前 k 个元素翻转
? ? for(i = k; i < (numsSize + k) / 2; i++){
? ? ? ? nums[i] = nums[i] + nums[numsSize-1-i+k];
? ? ? ? nums[numsSize-1-i+k] = nums[i] - nums[numsSize-1-i+k];
? ? ? ? nums[i] = nums[i] - nums[numsSize-1-i+k];
? ? } // 剩余元素翻转
}

4.临时变量

// 借助一个临时变量持续元素向后迁移。但需要注意当 length%k = 0 时，这一特殊条件。

void rotate(int* nums, int numsSize, int k){
? ? if(!nums || numsSize < 2 || k == 0) return;
? ? k = k % numsSize;
? ? int temp = nums[0], i = 0, j = k, t, count = 0;?
? ? while(i++ < numsSize){ //持续对每一个元素都摆放到正确位置
? ? ? ? t = nums[j];
? ? ? ? nums[j] = temp;
? ? ? ? temp = t;
? ? ? ? if(j == count){ //当 j 又回到出发点时说明发生了原地打转
? ? ? ? ? ? count = (count + 1) % numsSize; //从下一个开始
? ? ? ? ? ? j = count;
? ? ? ? ? ? temp = nums[j];
? ? ? ? }
? ? ? ? j = (j + k) % numsSize; //j用来寻找当前元素的移动后落脚点
? ? }
}