【剑指Offer刷题系列】调整数组顺序使奇数位于偶数前面

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问题描述

教练使用整数数组 actions 记录一系列核心肌群训练项目编号。为增强训练趣味性，需要将所有奇数编号训练项目调整至偶数编号训练项目之前。请将调整后的训练项目编号以 数组 形式返回。

输入：

• actions：整数数组，表示不同位置的训练项目编号。
• limit：整数，表示训练项目的视野范围，即滑动窗口的大小。

输出：

• 返回一个数组，其中所有奇数编号训练项目位于偶数编号训练项目之前，且相对顺序保持不变。

示例 1：

输入：

actions = [1,2,3,4,5]

输出：

[1,3,5,2,4]

解释：

将所有奇数编号训练项目 [1, 3, 5] 移动到偶数编号训练项目 [2, 4] 之前，保持相对顺序不变。

提示：

• 0 <= actions.length <= 50000
• 0 <= actions[i] <= 10000

原题链接：

• 力扣（LeetCode）原题链接

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示例

示例 1：

输入：

actions = [1,2,3,4,5]

输出：

[1,3,5,2,4]

解释：
在上述示例中，所有奇数编号训练项目 [1, 3, 5] 被移动到偶数编号训练项目 [2, 4] 之前，且相对顺序保持不变。

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思路解析

本题要求将数组 actions 中所有奇数编号的训练项目移动到偶数编号训练项目之前，同时保持奇数和偶数各自的相对顺序。由于需要保持相对顺序，我们可以采用以下几种方法来解决该问题：

方法一：使用额外空间

核心思路

遍历原数组，将奇数编号和偶数编号分别存储到两个新的数组中，最后将奇数数组和偶数数组合并即可。该方法简单直观，能够有效地保持奇数和偶数的相对顺序。

详细步骤

1. 初始化：

   • 创建两个空的列表 odds 和 evens 分别用于存储奇数编号和偶数编号的训练项目。

2. 遍历数组：

   • 对于数组中的每个元素 num：
     • 如果 num 是奇数，则添加到 odds 列表中。
     • 如果 num 是偶数，则添加到 evens 列表中。

3. 合并结果：

   • 将 odds 列表和 evens 列表合并为一个新的列表 result。

4. 返回结果：

   • 返回合并后的 result 列表。

示例分析

以示例 1 为例：

actions = [1,2,3,4,5]

• 遍历数组：

  • 1 是奇数，添加到 odds → odds = [1]
  • 2 是偶数，添加到 evens → evens = [2]
  • 3 是奇数，添加到 odds → odds = [1, 3]
  • 4 是偶数，添加到 evens → evens = [2, 4]
  • 5 是奇数，添加到 odds → odds = [1, 3, 5]

• 合并结果：

  • result = odds + evens = [1, 3, 5, 2, 4]

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方法二：双指针法（原地交换）

核心思路

使用双指针法在原数组上进行操作，分别指向数组的起始和末尾。通过交换奇数和偶数的位置，将所有奇数移动到数组的前半部分，偶数移动到后半部分。该方法节省了空间，但可能会破坏奇数和偶数的相对顺序。

详细步骤

1. 初始化指针：

   • left 指针初始化为数组起始位置 0。
   • right 指针初始化为数组末尾位置 n-1。

2. 遍历数组：

   • 当 left 小于 right 时：
     • 如果 actions[left] 是奇数，移动 left 指针向右。
     • 如果 actions[left] 是偶数，并且 actions[right] 是奇数，则交换 actions[left] 和 actions[right]，然后移动 left 和 right 指针。
     • 如果 actions[right] 不是奇数，则仅移动 right 指针。

3. 终止条件：

   • 当 left 不再小于 right 时，结束遍历。

4. 返回结果：

   • 返回调整后的 actions 数组。

注意事项

• 该方法可能会破坏奇数和偶数的相对顺序。如果题目要求保持相对顺序，应采用方法一。

示例分析

以示例 1 为例：

actions = [1,2,3,4,5]
left = 0, right = 4

• 第一次循环：

  • actions[left] = 1 是奇数，left 移动到 1.

• 第二次循环：

  • actions[left] = 2 是偶数，actions[right] = 5 是奇数，交换 2 和 5。
  • 数组变为 [1,5,3,4,2]
  • left 移动到 2, right 移动到 3.

• 第三次循环：

  • actions[left] = 3 是奇数，left 移动到 3.

• 结束遍历。

• 最终数组为 [1,5,3,4,2]

注意：该方法不保持相对顺序，但符合题意要求。

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方法三：插入法（保持相对顺序）

核心思路

遍历数组，将奇数元素插入到结果数组的前面，同时保持其相对顺序。该方法需要额外的空间，但能够保持奇数和偶数的相对顺序。

详细步骤

1. 初始化：

   • 创建一个空的结果列表 result。

2. 遍历数组：

   • 对于数组中的每个元素 num：
     • 如果 num 是奇数，添加到 result 列表的末尾。

3. 再次遍历数组：

   • 对于数组中的每个元素 num：
     • 如果 num 是偶数，添加到 result 列表的末尾。

4. 返回结果：

   • 返回合并后的 result 列表。

示例分析

以示例 1 为例：

actions = [1,2,3,4,5]

• 遍历数组，添加奇数：

  • 1 是奇数，result = [1]
  • 2 是偶数，跳过
  • 3 是奇数，result = [1, 3]
  • 4 是偶数，跳过
  • 5 是奇数，result = [1, 3, 5]

• 再次遍历数组，添加偶数：

  • 1 是奇数，跳过
  • 2 是偶数，result = [1, 3, 5, 2]
  • 3 是奇数，跳过
  • 4 是偶数，result = [1, 3, 5, 2, 4]
  • 5 是奇数，跳过

• 最终结果为 [1, 3, 5, 2, 4]

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代码实现

Python 实现（方法一：使用额外空间）

from typing import List

class Solution:
    def rearrangeActions(self, actions: List[int]) -> List[int]:
        """
        方法一：使用额外空间
        分别收集奇数和偶数，最后合并。
        
        :param actions: List[int] - 训练项目编号数组
        :return: List[int] - 调整后的训练项目编号数组
        """
        odds = []
        evens = []
        
        for num in actions:
            if num % 2 != 0:
                odds.append(num)
            else:
                evens.append(num)
        
        return odds + evens

---

Python 实现（方法二：双指针法）

from typing import List

class Solution:
    def rearrangeActions(self, actions: List[int]) -> List[int]:
        """
        方法二：双指针法（原地交换）
        将所有偶数移到数组末尾，奇数保留在前面。可能会破坏相对顺序。
        
        :param actions: List[int] - 训练项目编号数组
        :return: List[int] - 调整后的训练项目编号数组
        """
        left = 0
        right = len(actions) - 1
        
        while left < right:
            if actions[left] % 2 != 0:
                left += 1
            elif actions[right] % 2 == 0:
                right -= 1
            else:
                actions[left], actions[right] = actions[right], actions[left]
                left += 1
                right -= 1
        
        return actions

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Python 实现（方法三：插入法）

from typing import List

class Solution:
    def rearrangeActions(self, actions: List[int]) -> List[int]:
        """
        方法三：插入法（保持相对顺序）
        首先收集所有奇数，然后收集所有偶数，保持相对顺序不变。
        
        :param actions: List[int] - 训练项目编号数组
        :return: List[int] - 调整后的训练项目编号数组
        """
        result = []
        for num in actions:
            if num % 2 != 0