Leetcode刷题75. 颜色分类

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。

必须在不使用库内置的 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：

你能想出一个仅使用常数空间的一趟扫描算法吗？

来源：力扣（LeetCode）
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感谢王尼玛和千里长安的详细解法，传送门动画演示 75. 颜色分类，[JAVA] 0ms 100 % 一次遍历​​​​​​​

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
//		sortColorsI(nums);
//		sortColorsII(nums);
//		sortColorsIII(nums);
		sortColorsIIII(nums);
	}
 
	//方法四：刷油漆法
	//遍历数组，先将数组值全部赋值2；遇到<=1的，将元素赋值1，并记录0和1的次数，作为数字1的右侧边界；
	//遇到等于0，将元素赋值0，并记录0的次数，作为数字0的右侧边界
	//时间复杂度O(N)，空间复杂度O(1)
	private void sortColorsIIII(int[] nums) {
		int zero = 0, one = 0;
		for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
			int temp = nums[i];
			nums[i] = 2;
			if (temp <= 1) {
				nums[one] = 1;
				one++;
			}
			if (temp == 0) {
				nums[zero] = 0;
				zero++;
			}
		}
	}
 
	//方法三：荷兰国旗问题
	//定义三个指针p0,cur,p2，p0和cur初始指向数组头部，p2初始指向数组尾部，指针cur遍历数组
	//当cur遇到0时与p0交换，这样0就被交换到了数组头部，p0和cur同时前进；
	//当cur遇到2时，cur与p2交换，这样2就被交换到了数组尾部，p2前进，cur不前进
	//遇到1时，cur继续前进，不做交换
	//时间复杂度O(N)，空间复杂度O(1)
	private void sortColorsIII(int[] nums) {
		int p0 = 0, cur = 0, p2 = nums.length - 1;
		while (cur <= p2) {
			if (nums[cur] == 0) {
				swap(nums, p0, cur);
				p0++;
				cur++;
			} else if (nums[cur] == 2) {
				swap(nums, p2, cur);
				p2--;
			} else {
				cur++;
			}
		}
	}
 
	//方法二：定义双指针i和j，i和j一开始都指向数组头部，j不断的往前走
	//当j指向元素0时，交换i和j指向的元素，等遍历结束后，数字0就相对有序了
	//按照同样方式处理数字1，当数字0和1处理完时，整个数组也就有序了
	//时间复杂度O(N)，空间复杂度O(1)
	private void sortColorsII(int[] nums) {
		if (nums == null || nums.length == 0) {
			return;
		}
		int i = 0;
		for (int j = 0; j < nums.length; j++) {
			if (nums[j] == 0) {
				swap(nums, i, j);
				i++;
			}
		}
 
		for (int j = i; j < nums.length; j++) {
			if (nums[j] == 1) {
				swap(nums, i, j);
				i++;
			}
		}
	}
 
	//方法一：遍历数组分别统计0,1,2出现的次数，然后再遍历数组对数组进行重写。
	//时间复杂度O(N)，空间复杂度O(1)
	private void sortColorsI(int[] nums) {
		int zero = 0, one = 0, two = 0;
		for (int num : nums) {
			if (num == 0) {
				zero++;
			} else if (num == 1) {
				one++;
			} else {
				two++;
			}
		}
		for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
			if (i < zero) {
				nums[i] = 0;
			} else if (i < zero + one) {
				nums[i] = 1;
			} else if (i < zero + one + two){
				nums[i] = 2;
			}
		}
	}
 
	private void swap(int[] nums, int i, int j) {
		int temp = nums[i];
		nums[i] = nums[j];
		nums[j] = temp;
	}
}