这是我参与8月更文挑战的第8天，活动详情查看：8月更文挑战
颜色分类（题号75）
题目
给定一个包含红色、白色和蓝色，一共 n 个元素的数组，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。
此题中，我们使用整数 0、 1 和 2 分别表示红色、白色和蓝色。
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]
示例 3：
输入：nums = [0]
输出：[0]
示例 4：
输入：nums = [1]
输出：[1]
提示：
n == nums.length1 <= n <= 300nums[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？
链接
解释
这题啊，这题是经典排序。
题目翻译一下，就是一个由0、1、2组成的乱序数组，给它原地升序排列就完事了，整啥红白蓝。
排序的话很简单，用很多种排序方法，经典的就是sort方法了，但是注意这里的进阶提示，要求不用默认的sort，并且要求空间复杂度为O(1)，时间复杂度为O(n)。
由于这题的解决方案由很多种，此处就不展开分析了，详细的分析放在下面具体的答案中。
自己的答案（sort）
这就很简单了👇：
function sortColors(nums) {
return nums.sort((a, b) => a - b)
}
没啥可说的，原地排序就完事了，根据题意是原地修改，此处其实不用return，但为了打印结果方便，还是return了，问题不大。
自己的答案（Map）
根据题意，整个数组只有0、1、2三种类型的值，那是不是可以新建一个Map对象，来存储数组中每种类型出现的次数，之后根据Map去修改数组。
这种方案显然是可行的，因为笔者第一时间就想到了👇：
function sortColors(nums) {
const map = new Map()
for (const v of nums) {
if (!map.has(v)) map.set(v, 0)
map.set(v, map.get(v) + 1)
}
const valArr = [...map].sort((a, b) => a[0] - b[0])
let i = 0
for (const item of valArr) {
let count = item[1]
const color = item[0]
while (count > 0) {
nums[i] = color
i++
count--
}
}
return nums
}
在👆的代码中，首先扫了一遍源数组，拿到每个数字出现的频率，并且存在Map中。
之后对Map的值进行排序，因为有可能是乱序存储的，而这里我们需要升序排列，所以得对结果进行排序。
举个栗子，如果数组是酱婶的：[2,0,2,1,1,0]，那么valArr就是：[[0, 2], [1, 2], [2, 2]]。
这也就代表最后的数组应该是什么样子的。
接下来使用i作为替换的位置，不断更新当前位置，在第二个for循环内部，对每个数字进行while循环，然后就完事了。
如此操作完之后nums就是排序之后的结果了。
更好的方法（单指针）
这就是官方的解答了，利用一个指针，循环两次。
指针从数组的第一位开始，先循环一遍，遇到0就把当前位置的数字和指针所在的位置交换，如此循环一次之后，数组中的0就会全部被移动到数组左侧。
接下来开始第二次循环，从指针所在的位置开始，遇到1就把当前位置的数字和指针所在的位置进行交换，如果走完之后，数组中的1就会出现在0后面。
这样扫两次之后数组就完成排序了，代码👇：
function sortColors(nums) {
const len = nums.length
let ptr = 0
for (let i = 0; i < len; i++) {
if (nums[i] === 0) {
[nums[i], nums[ptr]] = [nums[ptr], nums[i]]
ptr++
}
}
for (let i = ptr; i < len; i++) {
if (nums[i] === 1) {
[nums[i], nums[ptr]] = [nums[ptr], nums[i]]
ptr++
}
}
return nums
}
更好的方法（双指针（0、1））
在单指针方法中，其实数组是扫了两遍的，这并不符合进阶的要求，那没有可以扫一次就解决战斗的方法呢？显然是有的，那就是双指针。
这里搞两个指针p0和p1，p0指针代表0出现的位置，p1指针代表1出现的位置。
现在从头开始扫数组，数字会出现三种情况：
-
2不管它，跳过
-
1如果是
1，将当前数字和p1指针位置的数字进行交换操作，因为是从数组的第一位开始的，所以如果先出现1，那么现在的情况是1集中地出现在数组的最左侧，注意，这里和下面0的处理规则有联系 -
0如果是
0，默认做法是直接将p0指针位置上的数字和当前数字进行替换，但这里会有一个问题，如果p0指针在p1指针前，这样是不是就会有问题了？此时的
0确实被放到了它应该存在的地方，但是1的位置变成了当前循环走到的位置，如果继续循环，会跳过这个1，此时数组的顺序就出现了问题为了解决这种情况，需要进行判断，如果
p0 <= p1，需要将p1指针位置的数字和刚刚替换成0的1进行替换，并且增加1，如此才可以保证0和1的顺序是对的。
别看文字很多，其实代码很少的👇：
function sortColors(nums) {
const len = nums.length
let p0 = 0, p1 = 0
for (let i = 0; i < len; i++) {
if (nums[i] === 1) {
[nums[i], nums[p1]] = [nums[p1], nums[i]]
p1++
} else if (nums[i] === 0) {
[nums[i], nums[p0]] = [nums[p0], nums[i]]
if (p0 < p1) {
[nums[i], nums[p1]] = [nums[p1], nums[i]]
}
p0++
p1++
}
}
return nums
}
对上面提到的0和1的情况分别处理即可。
更好的方法（双指针（0、2））
有了0指针和1指针，自然可以有0指针和2指针，不过由于1和2的位置不同，2指针需要从数组末尾开始，于是可以声明这样的两个指针：
const len = nums.length
let p0 = 0, p1 = len -1
接下来开始循环，整体逻辑是这样的：
-
0跟👆两个指针方法一样，直接和
p0指针位置的数字互换即可。 -
1由于没有
p1指针，不管，跳过 -
2按理说遇到
2应该简单的和p2指针位置的数字进行替换即可，但这里可能会有一个问题，如果p2开始的位置就是2呢？或者说p2指针当前所在位置的数字就是2呢？这种情况下换不换其实没有区别，问题也就出现了。为了保证
p2指针右边的数字都是2，且当前位置的数字也不是2，每次循环的时候都需要进行一个轮询操作，更新p2指针的位置，条件就是当前位置数字是2，并且i要小于等于p2，因为根据整体逻辑，两个指针是同时开始移动的，如果i跑到了p2后面，那么循环就可以结束了，这是因为我们保证了p2右侧的数字都是2
逻辑部分就解释到这里，👇看看代码：
function sortColors(nums) {
const len = nums.length
let p0 = 0, p2 = len - 1
for (let i = 0; i <= p2; i++) {
while (i <= p2 && nums[i] === 2) {
[nums[i], nums[p2]] = [nums[p2], nums[i]]
p2--
}
if (nums[i] === 0) {
[nums[i], nums[p0]] = [nums[p0], nums[i]]
p0++
}
}
return nums
}
总的来说，这三种指针方法的逻辑其实比较类似，只是p1指针和p2需要根据逻辑的不同增加不同的判断，p0指针的逻辑一直都是一样的。
笔者提供的Map方法，虽然在某种程度上扫了两次数组，但可以在数字种类更多的情况下使用，指针类型的方法就局限在题目下使用。
PS：想查看往期文章和题目可以点击下面的链接：
这里是按照日期分类的👇
经过有些朋友的提醒，感觉也应该按照题型分类
这里是按照题型分类的👇
