LeetCode高频题75. 颜色分类：荷兰国旗问题

提示：本题是系列LeetCode的150道高频题，你未来遇到的互联网大厂的笔试和面试考题，基本都是从这上面改编而来的题目
互联网大厂们在公司养了一大批ACM竞赛的大佬们，吃完饭就是设计考题，然后去考应聘人员，你要做的就是学基础树结构与算法，然后打通任督二脉，以应对波云诡谲的大厂笔试面试题！
你要是不扎实学习数据结构与算法，好好动手手撕代码，锻炼解题能力，你可能会在笔试面试过程中，连题目都看不懂！比如华为，字节啥的，足够让你读不懂题

基础知识：
【2】Topk问题：bfprt算法： 无序数组arr，找出如果arr有序的话，第k小那个数是多少
【1】10大排序算法之五：快排算法，快速排序【不稳定】，复杂度中，系统常用快速排序

---

文章目录

• LeetCode高频题75. 颜色分类：荷兰国旗问题
• • @[TOC](文章目录)
• 题目
• 一、审题
• 这就是荷兰国旗问题，我说过多次了
• 总结

题目

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。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/sort-colors
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。

---

一、审题

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

---

这就是荷兰国旗问题，我说过多次了

【1】10大排序算法之五：快排算法，快速排序【不稳定】，复杂度中，系统常用快速排序
上文就是我讲荷兰国旗问题，讲得非常透彻的地方了

荷兰国旗问题，正常情况下，要返回等于pivot区的左边界和右边界的

用在哪里呢？topK问题
这个topK问题经常推荐系统要用的，所以面试的时候互联网大厂经常考
【2】Topk问题：bfprt算法： 无序数组arr，找出如果arr有序的话，第k小那个数是多少

今天我再整一遍，简单说

本质就是整一个pivot=1，
然后将小于pivot的，统统挪到左边小于pivot的小于区
将所有等于pivot的放在中间等于区
然后将大于pivot的放在右边大于区

完成0000 1111 2222的工作

代码中设定2个区的边界less和more，
初始化less=-1，more=N，代表小于区没有纳入任何元素，大于区也没有纳入任何元素

然后i=0开始从左往右遍历，对比arri=pivot=1，相等i++
如果arri 如果arri>pivot，则将–more位置和i位置交换，然后i不动

循环轮番操作，知道i=more，相撞停止，说明此时已经排好了

比如：

显然arri=2>pivot=1，所以则将–more=5位置和i=0位置交换，然后i=0不动
为毛i不能动呢？？？
谁知道你刚刚交换过来的数，是大，等，还是小于pivot呢？？
还需比较i和pivot的，故，i不动

继续对比
arri=0 然后i++=1

继续对比
arri=0 然后i++=2

继续对比
arri=2>pivot=1，则将–more=4位置和i=2位置交换，然后i不动

继续对比
对比arri=pivot=1，相等i++=3

继续对比
对比arri=pivot=1，相等i++=4

经过刚刚的循环轮番操作，直到i=more=4，相撞停止，说明此时已经排好了
你瞅瞅是不是arr已经变成001122了
已经就是题目要的结果了

懂？？

荷兰国旗的颜色就是红色0，白色1、蓝色2
这时，可不就是一张完美的荷兰国旗了吗

okay，手撕代码，非常简单

把arr的L–R排好

中途遇到的交换函数，巨简单了

        public static void swap(int[] arr, int i,  int j){
            int tmp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = tmp;
        }
1
2
3
4
5

荷兰国旗问题的分函数——这个函数，正常情况下，要返回等于pivot区的左边界和右边界的

用在哪里呢？topK问题
这个topK问题经常推荐系统要用的，所以面试的时候互联网大厂经常考
所以你可要熟透了

        public static void partition(int[] arr, int L, int R, int pivot){
            //然后i=0开始从左往右遍历，对比arri=pivot=1，相等i++
            //如果arri
            //如果arri>pivot，则将--more位置和i位置交换，然后i不动
            int less = L - 1;
            int more = R + 1;
            int i = 0;
            while (i != more){//i到了大区边界停止
                if (arr[i] == pivot) i++;
                else if (arr[i] < pivot) swap(arr, ++less, i++);
                else swap(arr, --more, i);//i不动哦
            }
            //本题就结束了，正常情况下，我们求topK问题的话，还需要这个返回等于区的左边界和右边界
        }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

本题的解题代码

        //复习荷兰国旗问题，不用交换R位置了，直接干

        public void sortColorsReview(int[] nums) {
            if (nums == null || nums.length == 0) return;

            int N = nums.length;
            partition(nums, 0, N - 1, 1);
        }
1
2
3
4
5
6
7
8

测试：

    public static void test(){
        int[] arr = {2,0,1,1,0,2,1};
        int[] arr2 = {2,0,1,1,0,2,1};
        Solution solution = new Solution();
        solution.sortColors(arr);
        for(Integer i:arr) System.out.print(i +" ");

        System.out.println();
        solution.sortColorsReview(arr2);
        for(Integer i:arr2) System.out.print(i +" ");
    }


    public static void main(String[] args) {
        test();
    }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

结果：

0 0 1 1 1 2 2 
0 0 1 1 1 2 2 
1
2

LeetCode测试

这个题啥也别说，一定会在真的互联网大厂面试中用到的，就是topK问题
pivot今天是1,
未来面试中考你，一定pivot是一个随机的
乃至bfprt算法整中位数数组的中位数
【2】Topk问题：bfprt算法： 无序数组arr，找出如果arr有序的话，第k小那个数是多少

---

总结

提示：重要经验：

1）荷兰国旗问题
3）笔试求AC，可以不考虑空间复杂度，但是面试既要考虑时间复杂度最优，也要考虑空间复杂度最优。