C++实现LeetCode(189.旋转数组)

[LeetCode] 189. Rotate Array 旋转数组

Given an array, rotate the array to the right by k steps, where k is non-negative.

Example 1:

Input:

[1,2,3,4,5,6,7]

and k = 3

Output:

[5,6,7,1,2,3,4]

Explanation:

rotate 1 steps to the right:

[7,1,2,3,4,5,6]

rotate 2 steps to the right:

[6,7,1,2,3,4,5]

rotate 3 steps to the right:

[5,6,7,1,2,3,4]

Example 2:

Input:

[-1,-100,3,99]

and k = 2
Output: [3,99,-1,-100]
Explanation:
rotate 1 steps to the right: [99,-1,-100,3]
rotate 2 steps to the right: [3,99,-1,-100]

Note:

• Try to come up as many solutions as you can, there are at least 3 different ways to solve this problem.
• Could you do it in-place with O(1) extra space? 

新题抢先刷，这道题标为 Easy，应该不是很难，我们先来看一种 O(n) 的空间复杂度的方法，我们复制一个和 nums 一样的数组，然后利用映射关系 i -> (i+k)%n 来交换数字。代码如下：

解法一：

class Solution {
public:
    void rotate(vector<int>& nums, int k) {
        vector<int> t = nums;
        for (int i = 0; i < nums.size(); ++i) {
            nums[(i + k) % nums.size()] = t[i];
        }
    }
};

由于提示中要求我们空间复杂度为 O(1)，所以我们不能用辅助数组，上面的思想还是可以使用的，但是写法就复杂的多，而且需要用到很多的辅助变量，我们还是要将 nums[idx] 上的数字移动到 nums[(idx+k) % n] 上去，为了防止数据覆盖丢失，我们需要用额外的变量来保存，这里用了 pre 和 cur，其中 cur 初始化为了数组的第一个数字，然后当然需要变量 idx 标明当前在交换的位置，还需要一个变量 start，这个是为了防止陷入死循环的，初始化为0，一旦当 idx 变到了 strat 的位置，则 start 自增1，再赋值给 idx，这样 idx 的位置也改变了，可以继续进行交换了。举个例子，假如 [1, 2, 3, 4], K=2 的话，那么 idx=0，下一次变为 idx = (idx+k) % n = 2，再下一次又变成了 idx = (idx+k) % n = 0，此时明显 1 和 3 的位置还没有处理过，所以当我们发现 idx 和 start 相等，则二者均自增1，那么此时 idx=1，下一次变为 idx = (idx+k) % n = 3，就可以交换完所有的数字了。

因为长度为n的数组只需要更新n次，所以我们用一个 for 循环来处理n次。首先 pre 更新为 cur，然后计算新的 idx 的位置，然后将 nums[idx] 上的值先存到 cur 上，然后把 pre 赋值给 nums[idx]，这相当于把上一轮的 nums[idx] 赋给了新的一轮，完成了数字的交换，然后 if 语句判断是否会变到处理过的数字，参见上面一段的解释，我们用题目中的例子1来展示下面这种算法的 nums 的变化过程：

1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 1 5 6 7
1 2 3 1 5 6 4
1 2 7 1 5 6 4
1 2 7 1 5 3 4
1 6 7 1 5 3 4
1 6 7 1 2 3 4
5 6 7 1 2 3 4

解法二：

class Solution {
public:
    void rotate(vector<int>& nums, int k) {
        if (nums.empty() || (k %= nums.size()) == 0) return;
        int start = 0, idx = 0, pre = 0, cur = nums[0], n = nums.size();
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            pre = cur;
            idx = (idx + k) % n;
            cur = nums[idx];
            nums[idx] = pre;
            if (idx == start) {
                idx = ++start;
                cur = nums[idx];
            }
        }
    }
};

这道题其实还有种类似翻转字符的方法，思路是先把前 n-k 个数字翻转一下，再把后k个数字翻转一下，最后再把整个数组翻转一下：

1 2 3 4 5 6 7
4 3 2 1 5 6 7
4 3 2 1 7 6 5
5 6 7 1 2 3 4

解法三：

class Solution {
public:
    void rotate(vector<int>& nums, int k) {
        if (nums.empty() || (k %= nums.size()) == 0) return;
        int n = nums.size();
        reverse(nums.begin(), nums.begin() + n - k);
        reverse(nums.begin() + n - k, nums.end());
        reverse(nums.begin(), nums.end());
    }
};

由于旋转数组的操作也可以看做从数组的末尾取k个数组放入数组的开头，所以我们用 STL 的 push_back 和 erase 可以很容易的实现这些操作。

解法四：

class Solution {
public:
    void rotate(vector<int>& nums, int k) {
        if (nums.empty() || (k %= nums.size()) == 0) return;
        int n = nums.size();
        for (int i = 0; i < n - k; ++i) {
            nums.push_back(nums[0]);
            nums.erase(nums.begin());
        }
    }
};

下面这种方法其实还蛮独特的，通过不停的交换某两个数字的位置来实现旋转，根据网上这个帖子的思路改写而来，数组改变过程如下：

1 2 3 4 5 6 7
5 2 3 4 1 6 7
5 6 3 4 1 2 7
5 6 7 4 1 2 3
5 6 7 1 4 2 3
5 6 7 1 2 4 3
5 6 7 1 2 3 4

解法五：

class Solution {
public:
    void rotate(vector<int>& nums, int k) {
        if (nums.empty()) return;
        int n = nums.size(), start = 0;   
        while (n && (k %= n)) {
            for (int i = 0; i < k; ++i) {
                swap(nums[i + start], nums[n - k + i + start]);
            }
            n -= k;
            start += k;
        }
    }
};

到此这篇关于C++实现LeetCode(189.旋转数组)的文章就介绍到这了,更多相关C++实现旋转数组内容请搜索猪先飞以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持猪先飞！