数据结构经典算法(4)三色旗

本文探讨了三色旗问题,源于E.W.Dijkstra提出的Dutch Nation Flag问题,目标是将红、白、蓝旗子按特定顺序排列。通过移动旗子并仅使用一个数组,我们可以实现最小移动次数的解决方案。移动策略包括蓝色旗子前移,白色旗子保持,红色旗子后移。在处理过程中,通过B、W、R三个指标跟踪移动状态,当未处理的红色旗子数量小于白色旗子数量时,移动结束。

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说明:

三色旗的问题最早由 E.W.Dijkstra所提出,他所使用的用语为 Dutch Nation Flag(Dijkstra为荷兰 人),而多数的作者则使用Three-Color Flag来称之。

假设有一条绳子,上面有红、白、蓝三种颜色的旗子,起初绳子上的旗子颜色并没有顺序,您 希望将之分类,并排列为蓝、白、红的顺序,要如何移动次数才会最少,注意您只能在绳子上 进行这个动作,而且一次只能调换两个旗子。

 

解法:在一条绳子上移动,在程式中也就意味只能使用一个阵列,而不使用其它的阵列来作辅助,问 题的解法很简单,您可以自己想像一下在移动旗子,从绳子开头进行,遇到蓝色往前移,遇到 白色留在中间,遇到红色往后移,如下所示:

只是要让移动次数最少的话,就要有些技巧: 如果图中W所在的位置为白色,则W+1,表示未处理的部份移至至白色群组。 如果W部份为蓝色,则B 与W的元素对调,而B与W必须各+1,表示两个群组都多了一个元素。 如果W所在的位置是红色,则将W与R交换,但R要减1,表示未处理的部份减1。

 注意B、W、R并不是三色旗的个数,它们只是一个移动的指标;什幺时候移动结束呢?一开始 时未处理的R指标会是等于旗子的总数,当R的索引数减至少于W的索引数时,表示接下来的旗 子就都是红色了,此时就可以结束移动,如下所示:

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