《编程珠玑(第2版)》笔记——将一个n元一维向量向左旋转i个位置(第2章)

本文是《编程珠玑(第2版)》第2章的读书笔记,重点讨论如何在有限的额外空间内,高效地将一个n元一维向量向左旋转i个位置。介绍了求模置换、分段递归交换和求逆法三种算法,并通过实例解析了每种方法的思路和优劣。

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第2章 啊哈!算法


《编程珠玑(第2版)》的第2章,一开始就给出三个问题,其中问题B很有意思:将一个n元一维向量向左旋转i个位置。例如,当n=8且i=3时,向量abcdefgh旋转为defghabc。简单的代码使用一个n元的中间向量在n步就能够完成该工作,你能否仅使用数十个额外字节的存储空间,正比于n的时间内完成向量旋转。

其实就像问题中提到的,如果不考虑空间,这是个很简单的问题。但考虑到空间的时候,能否灵巧地解决该问题?


书中给出了2个比较精巧的方法:

1.求模置换的方法:

其实我们知道有个节约空间的方案:每次向左旋转一个位置(其时间正比于n),总共需要旋转i次。这个方案会消耗过多的运行时间。而求模置换的方法则是尽量让每个数一次移动到位。总体的思想是:以i为除数对n求模,将向量遍历完并一次移动到位。看下面两个例:

示例数组: {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}

(1)n=12且i=5:

n=12且i=5

(2)n=12且i=3:

n=12且i=3

上述两图展示了两种不同的情况,示例(1)的n=12和i=5最大公约数是1,因此不断求模能够无重复完整遍历数组;而示例(2)中n=12且i=3,有最大公约数3,因此移动3个位置就会出现重复,因此需要移动到下一位再次求模共3次:

//求公约数
unsigned int Gcd(unsigned int a, unsigned int b)
{
	unsigned int temp;
	while (b != 0
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