LeetCode 189：旋转数组 Rotate Array

Posted 2022-03-30 zhangzhe532

公众号：爱写bug（ID：icodebugs）

给定一个数组，将数组中的元素向右移动 k 个位置，其中 k 是非负数。

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

示例 1:

输入: [1,2,3,4,5,6,7] 和 k = 3
输出: [5,6,7,1,2,3,4]
解释:
向右旋转 1 步: [7,1,2,3,4,5,6]
向右旋转 2 步: [6,7,1,2,3,4,5]
向右旋转 3 步: [5,6,7,1,2,3,4]

示例 2:

输入: [-1,-100,3,99] 和 k = 2
输出: [3,99,-1,-100]
解释: 
向右旋转 1 步: [99,-1,-100,3]
向右旋转 2 步: [3,99,-1,-100]

说明:

• 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。
• 要求使用空间复杂度为 O(1) 的 原地 算法。

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

解题思路：

? 如果按照示例那种一步一步向右移，太慢。我们直接看 示例1输入 和 最终结果输出（移动步数k=3）：

输入: [1,2,3,4,5,6,7]
输出: [5,6,7,1,2,3,4]

找一下规律，我起先是以为直接以该索引 i 与 i+3 交换位置，不过仔细看一下就发现错的太离谱了。

我们可以发现输出前三位数是输入的后三位，输出后四位数是输入的前四位。而移动步数 k=3，剩余长度=数组长度 - 移动步数 = 7-3=4 ，刚好对应我们发现的规律。

只要截取输入的后k位的数组与 输入的剩余长度的数组，即为所求：[5,6,7]+[1,2,3,4]

但是：题目要求使用空间复杂度为 O(1) 的 原地 算法。这在python中可以利用切片特性直接像上面那样截取，而空间复杂度不变。但是在C\C++、Java里是肯定会改变空间复杂度，不满足要求。

这时候可以换个思路，如下所示不断反转特定长度数组：

输入: [1,2,3,4,5,6,7]

反转整个数组: [7,6,5,4,3,2,1]

反转前k位：[5,6,7]

反转剩余的: [1,2,3,4]

输出: [5,6,7,1,2,3,4]

或者改变一下顺序先反转前 剩余位数和后k位：

输入: [1,2,3,4,5,6,7]

反转前剩余长度的: [4,3,2,1]

反转后k位：[7,6,5]

此时数组：[4,3,2,1,7,6,5]

反转整个数组: [5,6,7,1,2,3,4]

输出: [5,6,7,1,2,3,4]

Java（反转数组）：

class Solution 
    public void rotate(int[] nums, int k) 
        int numsLen=nums.length,temp;
        k=k%numsLen;
        if(k==0) return;
        swapArray(nums,0,numsLen-1);//反转整个数组
        swapArray(nums,0,k-1);//反转0到k-1索引，前k位的数组
        swapArray(nums,k,numsLen-1);//反转k到末尾索引，后剩余位数位的数组
    
    private void swapArray(int[] nums,int start,int end)//反转函数
        int temp;
        for (int i=start,j=end;i<j;i++,j--)
            temp=nums[i];
            nums[i]=nums[j];
            nums[j]=temp;
        
    

注：Java段代码是以反转方法里介绍的第一个方法为例，第二种方法只要改变一下

swapArray(nums,0,numsLen-1);//反转整个数组
swapArray(nums,0,k-1);//反转0到k-1索引，前k位的数组
swapArray(nums,k,numsLen-1);//反转k到末尾索引，后剩余位数位的数组

的顺序和参数即可，不再复现。

Python3（利用切片）：

class Solution:
    def rotate(self, nums: List[int], k: int) -> None:
        """
        Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        nums_len = len(nums)
        k = k%nums_len
        nums[0:nums_len] = nums[nums_len-k:] + nums[:nums_len-k]#切片组成新数组