轮转数组

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一、题目:

leetcode 轮转数组

给你一个数组,将数组中的元素向右轮转 k 个位置,其中 k 是非负数。

示例 1:

输入: nums = [1,2,3,4,5,6,7], k = 3
输出: [5,6,7,1,2,3,4]
解释:
向右轮转 1 步: [7,1,2,3,4,5,6]
向右轮转 2 步: [6,7,1,2,3,4,5]
向右轮转 3 步: [5,6,7,1,2,3,4]

示例 2:

输入:nums = [-1,-100,3,99], k = 2
输出:[3,99,-1,-100]
解释: 
向右轮转 1 步: [99,-1,-100,3]
向右轮转 2 步: [3,99,-1,-100]

提示:

1 <= nums.length <= 105
-231 <= nums[i] <= 231 - 1
0 <= k <= 105

进阶:

尽可能想出更多的解决方案,至少有 三种 不同的方法可以解决这个问题。
你可以使用空间复杂度为 O(1) 的 原地 算法解决这个问题吗?

二、题解:

1.解读 很好理解了的,将nums数组的元素都往后移动k的位置即可,并且是原地移动nums数组。

方法一 直接移动

对方法一的优化,将移动k次每次移动一个位置改为移动一次每次移动k个位置。遍历数组的所有元素,依次将每个元素都移动到指定的后k个位置处即可。具体的从数组下标0开始,数组长度为len,定义index = 0表示当前元素下标位置,定义value = nums[0]表示当前元素值就是要移动的元素值,然后循环遍历元素,变量next = (index + k) % len表示当前需要移动到下一个位置的下标,然后将valuenums[next]元素交换,最后交换后的元素下标重新给index = next来交换下一个元素。如果恰好这个时候next又回到了index的初始位置0,那么如果继续这样操作是有问题的,需要从index下一个元素开始了,所以一开始的时候需要用一个oldIndex = index记录下之前的位置,如果发现index == oldIndex回到了之前的位置,那么就需要重新定义当前元素为index的下一个位置元素了。最后所有元素都移动了即可完成最终移动k位置。

方法二 数组翻转

如果将数组元素往后移动k = k mod n位置,可以发现本质上其实是k位置前后两部分的元素交换了,最终都是k位置前的所有元素 与 k位置后的所有元素前后交换的结果。因此可以直接通过翻转数组元素来完成,具体的先将整个numsd数组元素翻转,然后翻转[0, k - 1]部分的元素,然后再翻转[k, n - 1]部分的元素,来完成获取移动后的结果。例如 nums = [-1, -100, 3, 99]k = 2,第一步翻转nums数组得到 [99, 3, -100, -1],第二步翻转[0, k - 1]的元素得到 [3, 99, -100, -1],第三步翻转[k, n - 1]的元素得到 [3, 99, -1, -100]就是最终结果了。

三、代码:

方法一 Java代码

class Solution {
    public void rotate(int[] nums, int k) {
        int len = nums.length;
        k %= len;
        if (k == 0) {
            return;
        }
        int index = 0;
        int oldIndex = index;
        int value = nums[0];
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            int next = (index + k) % len;
            int temp = nums[next];
            nums[next] = value;
            value = temp;
            index = next;
            if (index == oldIndex) {
                oldIndex = ++index;
                value = nums[index];
            }
        }
    }
}

时间复杂度:O(n),单次循环遍历数组元素。

空间复杂度:O(1),使用了常数个空间变量。

方法二 Java代码

class Solution {
    public void rotate(int[] nums, int k) {
        k %= nums.length;
        reverse(nums, 0, nums.length - 1);
        reverse(nums, 0, k - 1);
        reverse(nums, k, nums.length - 1);
    }

    public void reverse(int[] nums, int start, int end) {
        while (start < end) {
            int temp = nums[start];
            nums[start++] = nums[end];
            nums[end--] = temp;
        }
    }
}

时间复杂度:O(n),两次循环遍历数组元素。

空间复杂度:O(1),使用了常数个空间变量。

四、总结

还有一种方法,新建一个新数组,遍历nums数组将元素放到新数组对应的位置下标处即可,只是空间复杂度就为O(n)了。