LeetCode 数组系列 ～ 颜色分类

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概述

数组算是一个并不复杂的数据结构，但就是这个，面试官就能在面试过程中考察出很多东西来。例如经典的排序问题，二分搜索，滑动窗口等等，都是在数组这种最基础等数据结构中处理问题的。

我们做数组类算法问题的时候，常常需要定义一个变量，明确该变量的意义，并不停的维护这个变量，也需要特别注意初始值和边界问题。

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。

示例

输入： nums = [2,0,2,1,1,0]
输出： [0,0,1,1,2,2]

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

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？

代码实现

要将数组中的3中元素进行排序，我们可以定义3个指针，分别划分3个元素的区域，中间部位的指针用来进行遍历操作，头尾两个部分的指针则用于做边界的划分以及元素的交换。

当遍历到当前的元素为 0 时，则需将其移动到数组的头部，同时右移0的边界，反之依然，当遍历到当前的元素为2时，则需将其移动到数组的尾部，同时左移2的边界。

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        // 边界处理
        int len = nums.length;
        if (len < 2) {
            return;
        }
        
        // 0，1，2三个区间指针
        int zero = 0, one = 0, two = len - 1;

        // 当 1 和 2 相遇，则表示已经遍历完所有元素，终止循环
        while (one <= two) {
            // 移动数字 1 的指针，如果当前位置元素为 0，则将其交换至前面数字 0 的区域
            if (nums[one] == 0) {
                swap(nums, one, zero);
                zero++;
                one++;
            } else if (nums[one] == 1) {
                // 当前元素为 1，则继续往后遍历比较
                one++;
            } else {
                // 当前元素为 2，则将其移动至数组尾部，并将数字 2 的区间缩小
                swap(nums, one, two);
                two--;
            }
        }
    }

    private void swap(int[] nums, int i, int j) {
        // 交换两个元素的位置
        nums[i] = nums[i] + nums[j] - (nums[j] = nums[i]);
    }
}