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【leetcode】189. 轮转数组(C语言)


问题来源


​​leetcode 189. 轮数组​​


给你一个数组,将数组中的元素向右轮​k​​​ 个位置,其中 ​​k​​ 是非负数。

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]

这道题的底部有一个进阶要求:


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


正好最近学习了​​空间复杂度和时间复杂度​​,这里可以用于练习

方法1-基本方法

最基本的方法就是直接旋,把最后一位数字移动到数组的第一位,然后将第二位开始的每一位往前移动一位

  • 需要先执行移动操作再替换第一个数
void rotate(int* nums, int numsSize, int k) {
k %= numsSize;
for (int i = 0; i < k; i++)
{
int tmp = nums[numsSize - 1];
for (int j = numsSize - 1; j >0; j--)
{
nums[j] = nums[j-1];
}
nums[0] = tmp;
}

return;
}

这种算法的时间复杂度是O(k*N),空间复杂度是O(1)

这道题的k是常数,可以省略

【leetcode】189. 轮转数组(C语言)_c语言

但很不幸,它在跑leetcode中非常长的测试用例的时候,还是没有跑过去,超时了

【leetcode】189. 轮转数组(C语言)_leetcode_02

方法2-额外开一个数组

这种方法也非常简单,额外开辟一个数组,存储需要旋的几个数字,然后将它们之前的数据存储到该数组的后半部分

最后再把新数组复制回原来的数组中

void rotate(int* nums, int numsSize, int k) {
k %= numsSize;
int* num1 = (int*)malloc(sizeof(int) * numsSize);
int h = 0;
for (int i = numsSize - k; i < numsSize; i++)
{
num1[h++] = nums[i];
}
for (int i = 0; i < numsSize - k; i++)
{
num1[i + k] = nums[i];
}
memcpy(nums, num1, sizeof(int) * numsSize);

return;
}

这个算法的时间复杂度是O(N),空间复杂度是O(N)

可以看到,最后的执行结果只打败了leetcode很小一部分人

【leetcode】189. 轮转数组(C语言)_算法_03

同时这个算法也不符合进阶要求中的**“原地”**

方法3-三旋法(最优)

和上面两个方法相比,三旋法相对来说较优,而且符合题目的进阶要求

但是它需要一定的理解能力:

假设我们需要旋3个数字

  • 先将前SZ-K个数字逆置
  • 再将后k个数字逆置
  • 最后整体逆置

这样就能得到我们想要的结果!

1 2 3 4 5 6 7 //旋转3个
4 3 2 1 5 6 7 //先逆置前7-3=4个
4 3 2 1 7 6 5 //再逆置后3个
5 6 7 1 2 3 4 //最后整体逆置,即为结果

代码如下

void Swap(int* nums, int sz)
{
int i = 0;
while (i < (sz/2))
{
int tmp = *(nums+i);
*(nums + i) = *(nums + sz - i-1);
*(nums + sz - i - 1) = tmp;
i++;
}

}
void rotate(int* nums, int numsSize, int k){
k%=numsSize;
Swap(nums,numsSize-k);
Swap(nums+numsSize-k,k);
Swap(nums,numsSize);
return ;
}

这个算法的时间复杂度是O(N),空间复杂度是O(1),符合题目进阶要求

可以看到,最终执行结果比之前优秀多了!

【leetcode】189. 轮转数组(C语言)_空间复杂度_04

结语

如果这对你有帮助,还请点个????支持一下!



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