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荷兰国旗问题

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题目描述

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。




"荷兰国旗问题" 是计算机科学中的一个经典题目,它是由Edsger Dijkstra提出的。

荷兰国旗问题:现在有若干个红、白、蓝三种颜色的球随机排列成一条直线。现在我们的任务是把这些球按照红、白、蓝排序。

这个问题之所以叫荷兰国旗,是因为我们可以将红白蓝三色小球想象成条状物,有序排列后正好组成荷兰国旗。

大概就是这么个意思:

假设这样的条纹有多条,且各种颜色的数量不一,并且随机组成了一个新的图形,新的图形可能如下图所示,但不仅仅只有这一种情况:

需求是:把这些条纹按照颜色排好,红色的在上半部分,白色的在中间部分,蓝色的在下半部分,我们把这类问题称作荷兰国旗问题。


当然可以将数据变成如下表:



我们把荷兰国旗问题抽象成数组的形式是下面这样的:

给定一个整数数组和一个值M(存在于原数组中),要求把数组中小于M的元素放到数组的左边,等于M的元素放到数组的中间,大于M的元素放到数组的右边,最终返回一个整数数组,只有两个值,0位置是等于M的数组部分的左下标值、1位置是等于M的数组部分的右下标值。

进一步抽象为更加通用的形式是下面这样的:

给定数组arr,将[l, r]范围内的数(当然默认是 [ 0 - arr.length - 1 ]),小于arr[r](这里直接取数组最右边的值进行比较)放到数组左边,等于arr[r]放到数组中间,大于arr[r]放到数组右边。最后返回等于arr[r]的左, 右下标值。



解决的思路

定义一个小于区,一个大于区;遍历数组,挨个和arr[r]比较,
(1)小于arr[r],与小于区的后一个位置交换,当前位置后移;
(2)等于arr[r],当前位置直接后移;
(3)大于arr[r],与大于区的前一个位置交换,当前位置不动(交换到此位置的数还没比较过,所以不动)。

遍历完后,arr[r]和大于区的最左侧位置交换。

最后返回,此时小于区的后一个位置,大于区的位置,即是最后的等于arr[r]的左, 右下标值。

输入

样例

样例输入:
2 0 2 1 1 0
样例输出:
0 0 1 1 2 2
样例输入:
2 0 1
样例输出:
0 1 2

提示

初始状态:

中间状态

最后状态:


提交人

AmberXie

来源/分类