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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]

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根据题目中的提示，我们可以统计出数组中 0,1,2 的个数，再根据它们的数量，重写整个数组。这种方法较为简单，也很容易想到，而本题解中会介绍两种基于指针进行交换的方法。

方法一：单指针

我们可以考虑对数组进行两次遍历。在第一次遍历中，我们将数组中所有的 0 交换到数组的头部。在第二次遍历中，我们将数组中所有的 1 交换到头部的 0 之后。此时，所有的 2 都出现在数组的尾部，这样我们就完成了排序。

具体地，我们使用一个指针 ptr表示「头部」的范围，ptr 中存储了一个整数，表示数组 nums 从位置 0 到位置 ptr-1 都属于「头部」。ptr 的初始值为 0，表示还没有数处于「头部」。

在第一次遍历中，我们从左向右遍历整个数组，如果找到了 0，那么就需要将 0 与「头部」位置的元素进行交换，并将「头部」向后扩充一个位置。在遍历结束之后，所有的 0 都被交换到「头部」的范围，并且「头部」只包含 0。

在第二次遍历中，我们从「头部」开始，从左向右遍历整个数组，如果找到了 1，那么就需要将 1 与「头部」位置的元素进行交换，并将「头部」向后扩充一个位置。在遍历结束之后，所有的 1 都被交换到「头部」的范围，并且都在 0 之后，此时 2 只出现在「头部」之外的位置，因此排序完成。

var sortColors = function (nums) {
  const n = nums.length
  let pre = 0
  for (let i = 0; i < n; i++) {
    if (nums[i] == 0) {
      swap(i, pre)
      pre++
    }
  }
  for (let i = pre; i < n; i++) {
    if (nums[i] == 1) {
      swap(i, pre)
      pre++
    }
  }
  function swap (i, j) {
    [nums[i], nums[j]] = [nums[j], nums[i]]
  }
};

方法二：双指针

方法一需要进行两次遍历，那么我们是否可以仅使用一次遍历呢？我们可以额外使用一个指针，即使用两个指针分别用来交换 0 和 1。

具体地，我们用指针 p0 来交换 0，p1 来交换 1，初始值都为 0。当我们从左向右遍历整个数组时：

• 如果找到了 1，那么将其与 nums[p1] 进行交换，并将 p1 向后移动一个位置，这与方法一是相同的；
• 如果找到了 0，那么将其与nums[p0] 进行交换，并将 p0 向后移动一个位置。这样做是正确的吗？我们可以注意到，因为连续的 0 之后是连续的 1，因此如果我们将 0 与 nums[p0] 进行交换，那么我们可能会把一个 1 交换出去。当 p0<p1 时，我们已经将一些 1 连续地放在头部，此时一定会把一个 1 交换出去，导致答案错误。因此，如果 p0<p1，那么我们需要再将 nums[i] 与 nums[p1] 进行交换，其中 iii 是当前遍历到的位置，在进行了第一次交换后，nums[i] 的值为 1，我们需要将这个 1 放到「头部」的末端。在最后，无论是否有 p0<p1，我们需要将 p0 和 p1 均向后移动一个位置，而不是仅将 p0 向后移动一个位置。

var sortColors = function (nums) {
  const n = nums.length
  let p0 = 0, p2 = n - 1
  for (let i = 0; i <= p2; i++) {
    while (i <= p2 && nums[i] == 2) {
      swap(i, p2)
      p2--
    }
    if (nums[i] == 0) {
      swap(i, p0)
      p0++
    }
  }

  function swap (i, j) {
    [nums[i], nums[j]] = [nums[j], nums[i]]
  }
};