leetcode 移动零

283. 移动零

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提示

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]

提示:

• 1 <= nums.length <= 104
• -231 <= nums[i] <= 231 - 1

进阶：你能尽量减少完成的操作次数吗？

超时代码

class Solution:
    def moveZeroes(self, nums: List[int]) -> None:
        """
        Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        for m in range(len(nums)):
            for i in range(0,len(nums)-1):
                if nums[i] == 0:
                    for j in range(i,len(nums)-1):
                        case = nums[j+1]
                        nums[j+1] = nums[j]
                        nums[j]=case

        return nums

• 冗余的嵌套循环：

  • 该代码在每次遇到 0 时，都会从当前位置将后面的元素逐个交换。由于 moveZeroes 的任务仅仅是将所有非零元素前移，零元素移动到末尾，过多的循环和交换操作会降低效率。

• 算法效率低：

  • 当前算法的时间复杂度是 O(n3)O(n^3)O(n3)（三个嵌套循环），会在数据量大时显著拖慢程序的执行速度。优化可以通过在一个循环中完成。

一种改进方案是使用 双指针法，将时间复杂度降至 O(n)O(n)O(n)。以下是优化后的代码 

from typing import List

class Solution:
    def moveZeroes(self, nums: List[int]) -> None:
        """
        Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        # 指针 j 记录非零元素的放置位置
        j = 0
        for i in range(len(nums)):
            # 如果 nums[i] 非零，则将其放在 j 指针的位置，j 向后移
            if nums[i] != 0:
                nums[j] = nums[i]
                j += 1
        
        # 将剩余的位置填充为 0
        for i in range(j, len(nums)):
            nums[i] = 0

 优化后的代码说明

1. 第一个循环遍历数组，将非零元素按顺序移到数组的前部分，同时 j 指针记录下一个放置非零元素的位置。
2. 第二个循环从 j 开始，将剩余位置全部设置为 0，确保所有 0 都移到末尾。
3. 时间复杂度为 O(n)O(n)O(n)，因为只需遍历数组一次，并在需要时移动非零元素或填充零。

class Solution:
    def moveZeroes(self, nums: List[int]) -> None:
        # 获取数组的长度
        n = len(nums)
        # 初始化两个指针，left和right，分别指向非零元素的插入位置和当前遍历的位置
        left = right = 0
        # 使用while循环遍历数组
        while right < n:
            # 如果当前遍历到的元素不是0
            if nums[right] != 0:
                # 将非零元素与left指针指向的位置的元素交换
                nums[left], nums[right] = nums[right], nums[left]
                # 移动left指针到下一个位置，为下一个非零元素做准备
                left += 1
            # 无论当前元素是否为0，都移动right指针到下一个位置
            right += 1