[双指针] 283. 移动零（双指针+两次遍历 → 一次遍历）

283. 移动零

题目链接：https://leetcode-cn.com/problems/move-zeroes/

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分类：

• 双指针：
  • 两次遍历：p1寻找非零元素，p2拿p1找到的非零元素覆盖零元素（思路1）；
  • 一次遍历：快排思想，零元素作为枢轴，非零元素放到左边，零元素放到右边（思路2）。

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题目分析

题目要求：在原数组上操作，不能使用额外的数组，且要求非零元素的相对顺序保持不变，操作次数尽可能少。

思路1：双指针 + 两次遍历（O(2N)）

我们在原数组上做处理，设置两个指针p和np，p用于遍历原数组，寻找非零元素，np用于将p找到的每个非零元素按顺序覆盖数组里的零元素。

其实相当于两个指针分别工作在两个数组上，p工作在原数组，np工作在空数组，每在原数组上找到一个非零元素，就填充到空数组上，现在只是把这两个指针都放到原数组上处理了。

整体工作流程：

初始时np=0,p=0，判断nums[p]是否等于0：

• 如果nums[p]!=0,则令nums[np]=nums[p]，np++,p++;
• 如果nums[p]==0，则np不动，p++，直到遇到nums[p]!=0，重复上面的步骤。

例如：[0,1,0,3,12]

初始时np=0,p=0,因为nums[np]=nums[p]=0，所以p++,np不动；
np=0,p=1，因为nums[p]!=0,所以令nums[np]=nums[p]，得到[1,1,0,3,12]，np++,p++;
np=1,p=2，因为nums[p]==0，所以p++;
np=1,p=3，因为nums[p]==3，所以令nums[np]=nums[p]，得到[1,3,0,3,12],np++,p++;
np=2,p=4，因为nums[p]==12,所以令nums[np]=nums[p]，得到[1,3,12,3,12]，np++,p++；

此时p=5到达数组末尾，就将nums[np~n-1]的所有元素都置0，得到[1,3,12,0,0]，实现了将所有0移动到数组末尾的效果。

实现代码：

class Solution {
    public void moveZeroes(int[] nums) {
        int np = 0, p = 0;
        //将所有非零元素前移
        while(p < nums.length){
            if(nums[p] != 0){
                nums[np++] = nums[p++];
            }
            else p++;
        }
        //收尾工作：将nums[np...n-1]都置0
        while(np < nums.length){
            nums[np++] = 0;
        }
    }
}

• 时间复杂度：np,p两个指针都完整地遍历一遍数组，所以实际需要O(2N)。
• 空间复杂度：O(1).

思路2：双指针 + 一次遍历（O(N)）

一次遍历学习了快速排序的思想：选择一个枢轴，将小于枢轴的放到它的左边，大于枢轴的放到它的右边；

这里用的是快排的简化思想：选择一个0元素，将不等于0的元素放到它的左边，等于0的元素就放到它的右边。

算法流程：

设置两个指针np,p，两个指针同步右移，直到找到第一个零元素nums[np]作为枢轴，p继续向后遍历数组，进入循环：

• 如果nums[p] != 0，就拿它和nums[np]交换，np+1，p+1；
  • np+1后，相当于舍弃原来的枢轴，所以需要重新寻找下一个零元素作枢轴；
• 如果nums[p] == 0，则p++。

当p到达数组末尾时，退出循环。

实现时要注意：

1、两次寻找0元素作为枢轴的操作有所不同，第一个枢轴需要np,p同步移动，第二个枢轴只需要移动np，p用于寻找非零元素。

2、数组下标的越界判断。

实现代码：

class Solution {
    public void moveZeroes(int[] nums) {
        int np = 0, p = 0;
        //寻找第一个0元素作为枢轴
        while(np < nums.length && nums[np] != 0){
            np++;
            p++;
        }
        while(p < nums.length){
            //寻找下一个枢轴（找到第一个枢轴会跳过这一步）
            while(nums[np] != 0){
                np++;
            }
            //此时nums[np]指向0元素作为枢轴
            //p寻找非零元素和枢轴交换
            while(nums[p] == 0){
                p++;
                //下标越界判断
                if(p >= nums.length) return;
            }

            //元素交换
            nums[np] = nums[p];
            nums[p] = 0;
            //完成交换后两指针同步加1
            np++;
            p++;
        }
    }
}

• 时间复杂度：思路2同样设置了双指针遍历数组，但只要p指针到达数组末尾时就退出循环，所以实际时间复杂度为O(N)。
• 空间复杂度：O(1)。