【LeetCode】题解 - 283. 移动零

从博主英雄哪里出来 - 万人千题 - 社区混了 9 天，今日出关，向英雄学习，写 LeetCode 题解报告，和算法正式杠上，争取开个花。

欢迎还没下定决心和算法正面刚的人，尝试 【九日集训】，Maybe 后续可能就没了。

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283. 移动零

给定一个数组 nums，编写一个函数将所有 0 移动到数组的末尾，同时保持非零元素的相对顺序。
请注意 ，必须在不复制数组的情况下原地对数组进行操作。

示例 1:

输入: nums = [0,1,0,3,12]
输出: [1,3,12,0,0]

示例 2:

输入: nums = [0]
输出: [0]

数据提示:

• 1 <= nums.length <= 10^4
• -2^31 <= nums[i] <= 2^31 - 1

进阶：你能尽量减少完成的操作次数吗？

解法1：借助 vector<int> nonZeroNums; 非原地操作

class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        vector<int> nonZeroNums;
        int N = nums.size();

        // 将非 0 元素放到 nonZeroNums 中
        for(int i=0; i<N; i++) {
            if(nums[i]) {
                nonZeroNums.push_back(nums[i]);
            }
        }
        
        // 将 nonZeroNums 中非 0 元素放回 nums
        int M = nonZeroNums.size();
        for(int i=0; i<M; i++) {
            nums[i] = nonZeroNums[i];
        }

        // 将 nums 中 [M, N) 区间元素置 0 
        for(int i=M; i<N; i++) {
            nums[i] = 0;
        }
    }
};

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解法2：使用循环不变量（👈个人记忆点），优化 O(N) 空间。

1. 规定 [0, k) 存储非 0 元素，k 初始为 0 ，保证 [0, k) 开始时，区间长度为 0；
2. 遍历，将 nums[i] 非 0 元素复制给 nums[k]；
3. 区间 [k, i) 中元素置 0；

class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        // 维护好循环中的循环不变量，有利于写出边界正确的代码
        int k = 0;  // nums中，[0, k) 区间元素均为 非0 元素，k 初始为 0，保证区间为空

        // 遍历到第 i 个元素后，保证 [0, i] 中所有元素均已经循序排列在 [0, k) 中
        for(int i=0; i<nums.size(); i++) {
            if(nums[i]) {
                nums[k] = nums[i];
                k ++;
            }
        }

        // 将 nums 剩余的位置设为 0  [k, nums.size())
        for(int i=k; i<nums.size(); i++) {
            nums[i] = 0;
        }
    }
};

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解法2 - 优化1，向 进阶 要求尝试，减少操作的次数

• 遍历时，将非 0 元素 nums[i] 和 nums[k] 交换，省去 [k, i) 区间的置 0 操作

class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        // 维护好循环中的循环不变量，有利于写出边界正确的代码
        int k = 0;  // nums中，[0, k) 区间元素均为 非0 元素，k 初始为 0，保证区间为空

        // 遍历到第 i 个元素后，保证 [0, i] 中所有元素均已经循序排列在 [0, k) 中
        for(int i=0; i<nums.size(); i++) {
            if(nums[i]) {
            	// 优化 1
                swap(nums[k++], nums[i]);
            }
        }
    }
};

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解法2 - 优化2 进一步优化 nums[i] 和 nums[k] 的swap操作

• nums[i] !=0 时，若[0, i] 区间元素均不为 0， 则i = k ，此时的交换操作无效，设置条件，仅在 nums[i] != 0 且 i != k 时，才交换。

class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        // 维护好循环中的循环不变量，有利于写出边界正确的代码
        int k = 0;  // nums中，[0, k) 区间元素均为 非0 元素，k 初始为 0，保证区间为空

        // 遍历到第 i 个元素后，保证 [0, i] 中所有元素均已经循序排列在 [0, k) 中
        for(int i=0; i<nums.size(); i++) {
            if(nums[i]) {
                if(i != k) {	// 优化 2
                    swap(nums[k], nums[i]);
                }
                k ++;
            }
        }
    }
};