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[LeetCode]75. 颜色分类（Sort Colors）

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题目描述

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。

注意:
不能使用代码库中的排序函数来解决这道题。

示例:

输入: [2,0,2,1,1,0]
输出: [0,0,1,1,2,2]

进阶：

  • 一个直观的解决方案是使用计数排序的两趟扫描算法。
    首先，迭代计算出0、1 和 2 元素的个数，然后按照0、1、2的排序，重写当前数组。
  • 你能想出一个仅使用常数空间的一趟扫描算法吗？

解题思路

荷兰三色国旗问题。

  1. 解法一：计数；
  2. 解法二：双指针。使用 p0 和 p2 指针分别指向 0 的右边界和 2 的左边界，遍历列表，对应交换。

代码

Python 3.6

解法一：计数

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class Solution:
    def sortColors(self, nums: List[int]) -> None:
        """
        Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        count_0 = count_1 = count_2 = 0
        for num in nums:
            if num == 0:
                count_0 += 1
            elif num == 1:
                count_1 += 1
            else:
                count_2 += 1
        nums[:count_0] = [0] * count_0
        nums[count_0:count_1] = [1] * count_1
        nums[count_0 + count_1:] = [2] * count_2

执行用时 : 56 ms
内存消耗 : 13.9 MB

解法二：双指针

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class Solution:
    def sortColors(self, nums: List[int]) -> None:
        """
        Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        length = len(nums)
        p0 = 0
        p2 = length - 1
        cur = 0
        while cur <= p2:
            if nums[cur] == 0:
                nums[p0], nums[cur] = 0, nums[p0]
                # 两个指针同时右移，因为 p0 处的值永远小于 2
                # 因为如果为 2，那么交换 cur 与 p2 之后，cur 指针没有右移（如果还是 2 则会继续交换）
                p0 += 1
                cur += 1
            elif nums[cur] == 2:
                nums[p2], nums[cur] = 2, nums[p2]
                p2 -= 1
            else:
                # nums[cur] 目前为 1
                cur += 1

执行用时 : 52 ms
内存消耗 : 13.7 MB

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