[算法系列之十一]荷兰国旗问题

【问题】

现有红白蓝三个不同颜色的小球,乱序排列在一起,请重新排列这些小球,使得红白蓝三色的同颜色的球在一起。这个问题之所以叫荷兰国旗问题,是因为我们可以将红白蓝三色小球想象成条状物,有序排列后正好组成荷兰国旗。

【分析】

这个问题我们可以将这个问题视为一个数组排序问题。红白蓝分别对应数字0、1、2。红、白、蓝三色小球数量并不一定相同。

【思路一】

First, iterate the array counting number of 0‘s, 1‘s, and 2‘s, then overwrite array with total number of 0‘s, then 1‘s and followed by 2‘s.

(1)遍历数组,统计红白蓝三色球(0,1,2)的个数

(2)根据红白蓝三色球(0,1,2)的个数重排数组

时间复杂度:O(n)

【代码一】

    /**------------------------------------
    *   日期:2015-02-02
    *   作者:SJF0115
    *   题目: 75.Sort Colors
    *   网址:https://oj.leetcode.com/problems/sort-colors/
    *   结果:AC
    *   来源:LeetCode
    *   博客:
    ---------------------------------------**/
   class Solution {
    public:
        void sortColors(int A[], int n) {
            if(n <= 1){
                return;
            }//if
            // 统计个数
            int red = 0,white = 0,blue = 0;
            for(int i = 0;i < n;++i){
                if(A[i] == 0){
                    ++red;
                }//if
                else if(A[i] == 1){
                    ++white;
                }//else
                else{
                    ++blue;
                }//else
            }//for
            // 重新布局
            for(int i = 0;i < n;++i){
                if(red > 0){
                    A[i] = 0;
                    --red;
                }//if
                else if(white > 0){
                    A[i] = 1;
                    --white;
                }//else
                else{
                    A[i] = 2;
                }
            }//for
        }
    };

【思路二】

我们可以把数组分成三部分,前部(全部是0),中部(全部是1)和后部(全部是2)三个部分,每一个元素(红白蓝分别对应0、1、2)必属于其中之一。

将前部和后部各排在数组的前边和后边,中部自然就排好了。

设置两个指针begin指向前部的末尾的下一个元素(刚开始默认前部无0,所以指向第一个位置),end指向后部开头的前一个位置(刚开始默认后部无2,所以指向最后一个位置),然后设置一个遍历指针current,从头开始进行遍历。

(1)若遍历到的位置为1,则说明它一定属于中部,根据总思路,中部的我们都不动,然后current向前移动一个位置。

(2)若遍历到的位置为0,则说明它一定属于前部,于是就和begin位置进行交换,然后current向前移动一个位置,begin也向前移动一个位置(表示前边的已经都排好了)。

(3)若遍历到的位置为2,则说明它一定属于后部,于是就和end位置进行交换,由于交换完毕后current指向的可能是属于前部的,若此时current前进则会导致该位置不能被交换到前部,所以此时current不前进。而同1),end向前移动一个位置。

【代码二】

    /**------------------------------------
    *   日期:2015-02-04
    *   作者:SJF0115
    *   题目: Sort Colors
    *   网址:https://oj.leetcode.com/problems/sort-colors/
    *   博客:
    ---------------------------------------**/
   class Solution {
    public:
        void sortColors(int A[], int n) {
            int begin = 0,end = n-1,cur = 0;
            while(cur <= end){
                if(A[cur] == 0){
                    swap(A[begin],A[cur]);
                    // 指向排序0末尾的下一个位置
                    ++begin;
                    // 向前遍历
                    ++cur;
                }//if
                else if(A[cur] == 1){
                    ++cur;
                }//else
                else{
                    swap(A[end],A[cur]);
                    // 指向排序2开头的前一个位置
                    --end;
                }//else
            }//for
        }
    };

【思路三】

用三个变量记录red,white,blue的下标位置。起始下标都为-1

如果A[i] == 0 ,插入red对white blue有影响,blue先整体向后移动一位,white再整体向后移动一位,如果不移动,前面插入的数据就会覆盖已有的。

如果A[i] == 1,插入white对blue有影响,blue整体向后移动一位。

A[i] == 2,直接插入blue

【代码三】

    /**------------------------------------
    *   日期:2015-02-03
    *   作者:SJF0115
    *   题目: 75.Sort Colors
    *   网址:https://oj.leetcode.com/problems/sort-colors/
    *   结果:AC
    *   来源:LeetCode
    *   博客:
    ---------------------------------------**/
    class Solution {
    public:
        void sortColors(int A[], int n) {
            if(n <= 1){
                return;
            }//if
            int red = -1,white = -1,blue = -1;
            for(int i = 0;i < n;++i){
                // 插入red对white blue有影响
                if(A[i] == 0){
                    // blue整体向后移动一位
                    A[++blue] = 2;
                    // white整体向后移动一位
                    A[++white] = 1;
                    // 插入red
                    A[++red] = 0;
                }//if
                // 插入white blue受到影响
                else if(A[i] == 1){
                    // blue整体向后移动一位
                    A[++blue] = 2;
                    // 插入white
                    A[++white] = 1;
                }//else
                // 插入blue对其他没有影响
                else{
                    // 插入blue
                    A[++blue] = 2;
                }//else
            }//for
        }
    };

引用:http://www.cnblogs.com/gnuhpc/archive/2012/12/21/2828166.html

时间: 2024-10-07 19:22:51

[算法系列之十一]荷兰国旗问题的相关文章

算法系列(十一)BASE64算法实现和使用说明

完整的BASE64定义可见RFC 1421和RFC 2045.编码后的数据比原始数据略长,为原来的4/3.在电子邮件中,根据RFC 822规定,每76个字符,还需要加上一个回车换行.可以估算编码后数据长度大约为原长的135.1%. 转换的时候,将三个byte的数据,先后放入一个24bit的缓冲区中,先来的byte占高位.数据不足3byte的话,于缓冲器中剩下的bit用0补足.然后,每次取出6(因为26=64)个bit,按照其值选择ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefg

算法系列15天速成——第十一天 树操作(上)

原文:算法系列15天速成--第十一天 树操作(上) 最近项目赶的紧,歇了一个星期没写博客了,趁周末继续写这个系列. 先前我们讲的都是“线性结构”,他的特征就是“一个节点最多有一个”前驱“和一个”后继“.那么我们今天讲的树会是怎样的呢? 我们可以对”线性结构“改造一下,变为”一个节点最多有一个"前驱“和”多个后继“.哈哈,这就是我们今天说的”树“. 一: 树 我们思维中的”树“就是一种枝繁叶茂的形象,那么数据结构中的”树“该是怎么样呢?对的,他是一种现实中倒立的树. 1:术语 其实树中有很多术语的

编程之法:面试和算法心得(荷兰国旗)

内容全部来自编程之法:面试和算法心得一书,实现是自己写的使用的是java 题目描述 拿破仑席卷欧洲大陆之后,代表自由,平等,博爱的竖色三色旗也风靡一时.荷兰国旗就是一面三色旗(只不过是横向的),自上而下为红白蓝三色. 该问题本身是关于三色球排序和分类的,由荷兰科学家Dijkstra提出.由于问题中的三色小球有序排列后正好分为三类,Dijkstra就想象成他母国的国旗,于是问题也就被命名为荷兰旗问题(Dutch National Flag Problem). 下面是问题的正规描述: 现有n个红白蓝

荷兰国旗问题

荷兰国旗问题: 现有红,白,蓝三个不同颜色的小球,乱序排列在一起,重新排列这些小球,使得红白蓝三色的同颜色的球在一起. 问题分析: 问题转换为:给定数组A[0,1,...,N-1],元素只能取0,1,2三个值,设计算法使得数组重新排列成“000...111..222”的形式. 可以使用三个游标,begin=0,cur=0,end=N-1. 程序实现: 1 /*************************************** 2 FileName HollandFlag.cpp 3 A

快速排序深入之荷兰国旗问题

一.序言 在使用partition-exchange排序算法时,如快速排序算法(即使选择了一个好的关键元素pivot values),我们往往面临一个很尴尬的境地--当排序对象中有很多重复的元素,partition-exchange排序算法表现很不尽如人意.当所有元素都相等时,这就特别容易理解了.在每次递归中,左边部分是空的(没有元素比关键元素小),而右边部分只能一个一个递减移动.结果导致耗费了二次方时间来排序相等元素.为了解决这个问题(有时叫做荷兰国旗问题),我们详细介绍下解决这个问题的方法.

荷兰国旗问题:

何谓荷兰国旗: 现有红.白.蓝三个不同颜色的小球,乱序排列在一起,请重新排列这些小球,使得红白蓝三色的同颜色的球在一起.这个问题之所以叫荷兰国旗,是因为我们可以将红白蓝三色小球想象成条状物,有序排列后正好组成荷兰国旗. 问题转换为:给定数组A[0…N-1],元素只能取0.1.2三个值,设计算法,使得数组排列成“00…0011…1122…22”的形式. 借鉴快速排序中partition的过程.定义三个指针:begin=0.current=0.end=N-1: A[cur]==2,则A[cur] 与

荷兰国旗

题目描述 拿破仑席卷欧洲大陆之后,代表自由,平等,博爱的竖色三色旗也风靡一时.荷兰国旗就是一面三色旗(只不过是横向的),自上而下为红白蓝三色. 该问题本身是关于三色球排序和分类的,由荷兰科学家Dijkstra提出.由于问题中的三色小球有序排列后正好分为三类,Dijkstra就想象成他母国的国旗,于是问题也就被命名为荷兰旗问题(Dutch National Flag Problem). 下面是问题的正规描述: 现有n个红白蓝三种不同颜色的小球,乱序排列在一起,请通过两两交换任意两个球,使得从左至右

算法系列之二十三:离散傅立叶变换之音频播放与频谱显示

算法系列之二十三:离散傅立叶变换之音频播放与频谱显示 算法系列之二十三离散傅立叶变换之音频播放与频谱显示 导语 什么是频谱 1 频谱的原理 2 频谱的选择 3 频谱的计算 显示动态频谱 1 实现方法 2 杂项说明 结果展示 导语 频谱和均衡器,几乎是媒体播放程序的必备物件,没有这两个功能的媒体播放程序会被认为不够专业,现在主流的播放器都具备这两个功能,foobar 2000的十八段均衡器就曾经让很多人着迷.在上一篇对离散傅立叶变换介绍的基础上,本篇就进一步介绍一下频谱是怎么回事儿,下一篇继续介绍

[算法系列之二十]字典树(Trie)

一 概述 又称单词查找树,Trie树,是一种树形结构,是一种哈希树的变种.典型应用是用于统计,排序和保存大量的字符串(但不仅限于字符串),所以经常被搜索引擎系统用于文本词频统计. 二 优点 利用字符串的公共前缀来减少查询时间,最大限度地减少无谓的字符串比较,查询效率比哈希表高. 三 性质 (1)根节点不包含字符,除根节点外每一个节点都只包含一个字符: (2)从根节点到某一节点,路径上经过的字符连接起来,为该节点对应的字符串: (3)每个节点的所有子节点包含的字符都不相同. 单词列表为"apps&