剑指Offer-21:调整数组位置使奇数位于偶数前面

本文介绍两种数组奇偶排序算法,一种使用双指针技术,允许改变奇数和偶数间的相对位置;另一种采用插入排序思想,保持奇数和偶数内部顺序不变。通过C++代码实现并详细解析算法原理。

题目1:可以不保持原数组奇数之间和偶数之间相对位置

输入一个整数数组,实现一个函数来调整该数组中数字的顺序,使得所有的奇数位于数组的前半部分,所有的偶数位于位于数组的后半部分。

链接:

剑指Offer(第2版):P129

思路标签:

算法:双指针

代码的可扩展性和通用性。

解答:

1. C++

基本解法:

  • 基本的思想就是使用双指针,一个指针用来从前向后移动指向偶数,一个指针用来从后向前移动指向奇数;
  • 如果偶数在前,则进行交换。
class Solution1 {
public:
    void reOrderArray(vector<int> &array) {
        if (array.size() == 0)
            return;

        int begin = 0;
        int end = array.size() - 1;

        while (begin < end) {
            while (begin < end && (array[begin] & 1) != 0)
                begin++;

            while (begin < end && (array[end] & 1) == 0)
                end--;

            if (begin < end) {
                int temp = array[begin];
                array[begin] = array[end];
                array[end] = temp;
            }
        }

        return;
    }
};

可扩展的解法:

  • 本题对于相似的问题有很大的扩展性,所以将核心部分和判断部分解耦出来,判断部分使用函数指针来判断;
  • 遇到其他相似的问题只需要修改判断函数即可;
  • 注意函数指针需要使用static。
class Solution1 {
public:
    void Reorder(int* pData, unsigned int length, static bool func(int)) {
        if (pData == nullptr || length == 0)
            return;

        int* pBegin = pData;
        int* pEnd = pData + length - 1;

        while (pBegin < pEnd) {
            while (pBegin < pEnd && !func(*pBegin))
                pBegin++;

            while (pBegin < pEnd && func(*pEnd))
                pEnd--;

            if (pBegin < pEnd) {
                int temp = *pEnd;
                *pEnd = *pBegin;
                *pBegin = temp;
            }
        }
    }

    static bool isEven(int n) {
        return (n & 1) == 0;
    }

    void ReorderOddEven(int* pData, unsigned int length) {
        Reorder(pData, length, isEven);
    }
};

题目2:要求保持奇数之间和偶数之间的相对位置

输入一个整数数组,实现一个函数来调整该数组中数字的顺序,使得所有的奇数位于数组的前半部分,所有的偶数位于位于数组的后半部分,并保证奇数和奇数,偶数和偶数之间的相对位置不变。

思路标签:

算法:插入排序思想

考察代码的完整性和全面性。

解答:

1. C++
  • 与上面问题的最大不同就是要求保持奇数和奇数之间,偶数和偶数之间相对位置不变,所以这里不能再使用双指针;
  • 基本的思想就是找到第一个在偶数后面的奇数,以及第一个偶数,将该奇数插入到偶数的前一个位置,也就是相应地依次移动前面的偶数;
  • 需要考虑不同情况下的边界情况;
  • 同时注意条件判断导致的程序错误,将边界条件peven < length放到前面,一旦不满足条件,则后面的不再执行;该程序中,如果array[peven]放到前面,一旦peven超出范围,则会产生溢出错误。
class Solution {
public:
    void reOrderArray(vector<int> &array) {
        int length = array.size();
        if (length == 0)
            return;

        int peven = 0;
        while (peven < length && array[peven] % 2 == 1)
            peven++;
        if (peven == length)
            return;

        int podd = 0;
        while (podd < length) {
            while (podd < length && array[podd] % 2 == 0)
                podd++;

            if (podd == length)
                return;

            if (podd > peven) {
                int temp = array[podd];
                for (int i = podd; i>peven; i--) {
                    array[i] = array[i - 1];
                }
                array[peven] = temp;
                peven++;
            }
            podd++;
        }
        return;
    }
};

C++相关:

调整数组顺序使奇数位于偶数前面有多种方法,以下为你介绍几种常见的实现方式: ### 方法一:双指针交换法 使用两个指针,一个从左向右移动,一个从右向左移动。左指针找到偶数,右指针找到奇数时,交换两个指针所指的元素,直到两个指针相遇。以下是 Java 代码示例: ```java public class changeNum { public static void main(String[] args) { int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5, 6}; rearrange(arr); for (int num : arr) { System.out.print(num + " "); } } public static void rearrange(int[] arr) { int n = arr.length; int left = 0, right = n - 1; while (left < right) { // 找到左边是偶数,右边是奇数时,交换 if (arr[left] % 2 == 0 && arr[right] % 2 != 0) { int temp = arr[left]; arr[left] = arr[right]; arr[right] = temp; left++; right--; } // 移动左指针 if (arr[left] % 2 != 0) { left++; } // 移动右指针 if (arr[right] % 2 == 0) { right--; } } } } ``` 这种方法的时间复杂度是 $O(n)$,空间复杂度是 $O(1)$,但它不会保证奇数偶数内部的相对顺序不变 [^3]。 ### 方法二:双指针遍历法 通过遍历数组,记录奇数的个数,将奇数依次向前移动。以下是 Java 代码示例: ```java public class Solution { public void reOrderArray(int [] array) { int oddNum = 0; for(int i = 0; i < array.length; i++){ if(array[i] % 2 == 1){ int index = i; int tmp = array[i]; while(index > oddNum){ array[index] = array[index - 1]; index--; } array[oddNum] = tmp; oddNum++; } } } } ``` 这种方法可以保证奇数偶数内部的相对顺序不变,时间复杂度是 $O(n^2)$,空间复杂度是 $O(1)$ [^1]。 ### 方法三:使用链表辅助 将奇数偶数别存放在两个链表中,然后将链表中的元素依次放回原数组。以下是 Java 代码示例: ```java import java.util.LinkedList; public class ReorderArray { public static void reOrderArray(int[] array) { LinkedList<Integer> oddList = new LinkedList<>(); LinkedList<Integer> evenList = new LinkedList<>(); for (int num : array) { if (num % 2 != 0) { oddList.add(num); } else { evenList.add(num); } } int i = 0; for (int num : oddList) { array[i++] = num; } for (int num : evenList) { array[i++] = num; } } } ``` 这种方法的时间复杂度是 $O(n)$,空间复杂度是 $O(n)$,可以保证奇数偶数内部的相对顺序不变 [^2]。 ### 方法四:LeetCode 剑指 Offer 21 解法 使用双指针,一个指针从左向右找偶数,另一个指针从右向左找奇数,找到后交换,直到两个指针相遇。以下是 Java 代码示例: ```java class Solution { public int[] exchange(int[] nums) { if (nums.length == 0) return nums; int l = 0, r = nums.length - 1; do { while (l < nums.length && nums[l] % 2 != 0) l++; //l的边界条件 while (r >= 0 && nums[r] % 2 == 0) r--; //r的边界条件 if (l <= r) { //到这一步代表左右指针对应的值该换了 int t = nums[l]; nums[l] = nums[r]; nums[r] = t; } } while (l <= r); return nums; } } ``` 这种方法的时间复杂度是 $O(n)$,空间复杂度是 $O(1)$,但不保证奇数偶数内部的相对顺序不变 [^4]。
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