STL之rotate

STL对左旋转字符串针对三种不同数据结构进行了不同的实现。

对单向链表采用的是同步位移，双向链表是三次翻转，都很简单，主要看看针对随机存取的数组做的循环位移实现。

STL这个版本的源码如下：

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1. template <class RandomAccessIterator, class Distance>  
2. void __rotate(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator middle, RandomAccessIterator last, Distance*, random_access_iterator_tag)  
3. {  
4.     // gcd是求最大公约数的函数。  
5.     Distance n = __gcd(last - first, middle - first);  
6.   
7.     while (n--)  
8.         // 需要执行__rotate_cycle n次。  
9.         __rotate_cycle(first, last, first + n, middle - first, value_type(first));  
10. }  
11.   
12. template <class RandomAccessIterator, class Distance, class T>  
13. void __rotate_cycle(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, RandomAccessIterator initial, Distance shift, T*)  
14. {  
15.     T value = *initial;  
16.     RandomAccessIterator ptr1 = initial;  
17.     RandomAccessIterator ptr2 = ptr1 + shift;  
18.   
19.     while (ptr2 != initial) {  
20.         *ptr1 = *ptr2;  
21.         ptr1 = ptr2;  
22.         if (last - ptr2 > shift)  
23.             ptr2 += shift;  
24.         else  
25.             ptr2 = first + (shift - (last - ptr2));  
26.     }  
27.   
28.     *ptr1 = value;  
29. }  
30.   
31. template <class EuclideanRingElement>  
32. EuclideanRingElement __gcd(EuclideanRingElement m, EuclideanRingElement n)  
33. {  
34.     while (n != 0) {  
35.         EuclideanRingElement t = m % n;  
36.         m = n;  
37.         n = t;  
38.     }  
39.   
40.     return m;  
41. }  

__gcd是求两个数的最大公约数，也是循环位移的遍数。

举个例子来说明算法过程，数组123456789，把123翻转到右边，*first=1,*last=9,*middle=4;

要旋转字符串（123）的长度为3，字符串长度为9，3和9的最大公约数为3，因此需要翻转3遍；

第一遍从*(initial+shift)=6开始，6移到3的位置，9移到6的位置，下一个位置是ptr2 = first + (shift - (last - ptr2))=0+(3-(8-8))=3，不满足ptr2 != initial的条件，退出循环，然后*ptr1 = value，即把数字3移动到数字9的位置，从而完成了3,6,9三个数字的位移，下面的2遍循环则分别完成2,5,8和1,4,76个数字的位移，最后得到最终结果456789123。

整个算法过程可用下图表示：

自我实现C++的int版：

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1. #include <iostream>  
2. using namespace std;  
3. int __gcd(int a, int b)  
4. {  
5.     while (b)  
6.     {  
7.         int tmp = a%b;  
8.         a = b;  
9.         b = tmp;  
10.     }  
11.     return a;  
12. }  
13. void __rotate_cycle(int *data, int first, int last, int initial, int shift)  
14. {  
15.     int val = data[initial];  
16.     int pos1 = initial;  
17.     int pos2 = initial + shift;  
18.     while (pos2 != initial)  
19.     {  
20.         data[pos1] = data[pos2];  
21.         pos1 = pos2;  
22.         pos2 = (pos2 + shift) % (last - first + 1);  
23.     }  
24.     data[pos1] = val;  
25. }  
26. void __rotate(int *data,int first, int middle, int last)  
27. {  
28.     int gcd = __gcd(last - first+1, middle - first);  
29.     cout << "循环位移" << gcd << "遍" << endl;  
30.     while (gcd--)  
31.     {  
32.         __rotate_cycle(data, first, last, first + gcd, middle - first);  
33.     }  
34. }  
35. void main()  
36. {  
37.     int data1[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};  
38.     __rotate(data1, 0, 3, 9);  
39.     for (int i = 0; i < 10; i++)  
40.     {  
41.         cout << data1[i] << " ";  
42.     }  
43.     cout << endl;  
44.     int data2[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };  
45.     __rotate(data2, 0, 4, 9);  
46.     for (int i = 0; i < 10; i++)  
47.     {  
48.         cout << data2[i] << " ";  
49.     }  
50.     cout << endl;  
51.     int data3[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };  
52.     __rotate(data3, 0, 5, 9);  
53.     for (int i = 0; i < 10; i++)  
54.     {  
55.         cout << data3[i] << " ";  
56.     }  
57.     cout << endl;  
58.     int data4[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };  
59.     __rotate(data4, 0, 6, 9);  
60.     for (int i = 0; i < 10; i++)  
61.     {  
62.         cout << data4[i] << " ";  
63.     }  
64.     int c = 0;  
65.     cin >> c;  
66. }  

运行结果：