75 - 颜色分类 - python + Java

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。

注意:不能使用代码库中的排序函数来解决这道题。

示例:

输入: [2,0,2,1,1,0]
输出: [0,0,1,1,2,2]

题目要求对给定的数组按照给定的顺序原地排序，说明中给出了两趟扫描的方法，但能否仅使用常数空间和一趟扫描来做呢？起初想了好久也没什么好思路，故而看了下官方的题解。这道题可以归类为荷兰国旗问题，即给定红蓝白三类条纹，每一类都有多条，然后按照红蓝白的顺序排列条纹，使得相同颜色的挨在一起。

如果将其泛化到数学问题中，可以理解为：给定一个整数数组，给定一个值K，这个值在原数组中一定存在，要求把数组中小于K的元素放到数组的左边，大于K的元素放到数组的右边，等于K的元素放到数组的中间，最终返回一个整数数组，其中只有两个值，分别是等于K的数组部分的左右两个下标值。

基本做法是使用三个指针（p0, p2 和curr）来分别追踪0的最右边界，2的最左边界和当前考虑的元素。然后移动cur

• 如果nums[cur] == 0，则将其和nums[p0]进行互换，同时更新p0和cur

• 如果nums[cur] == 2，则将其和nums[p2]互换，同时更新p2

• 如果nums[cur] == 1，则只更新cur指针

  
  

class Solution:
    def sortColors(self, nums: List[int]) -> None:
        '''
        荷兰三色旗问题解
        '''
        # 对于所有 idx < p0 : nums[idx < p0] = 0
        # curr是当前考虑元素的下标
        p0 = curr = 0
        # 对于所有 idx > p2 : nums[idx > p2] = 2
        p2 = len(nums) - 1

        while curr <= p2:
            if nums[curr] == 0:
                nums[p0], nums[curr] = nums[curr], nums[p0]
                p0 += 1
                curr += 1
            elif nums[curr] == 2:
                nums[curr], nums[p2] = nums[p2], nums[curr]
                p2 -= 1
            else:
                curr += 1

Java实现：

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        if(nums == null || nums.length < 2){
            return;
        }

        int left = 0;
        int right = nums.length - 1;
        int cur = 0;

        while(cur <= right){
            if(nums[cur] == 0){
                swap(nums, cur++, left++);
            } else if(nums[cur] == 2){
                swap(nums, cur, right--);
            } else{
                cur++;
            }
        }
    }

    public void swap(int[] arr, int i, int j){
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }
}