【leetcode】189. 轮转数组（C语言）

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问题来源

leetcode 189. 轮转数组

给你一个数组，将数组中的元素向右轮转 k 个位置，其中 k 是非负数。

输入: nums = [1,2,3,4,5,6,7], k = 3
输出: [5,6,7,1,2,3,4]
解释:
向右轮转 1 步: [7,1,2,3,4,5,6]
向右轮转 2 步: [6,7,1,2,3,4,5]
向右轮转 3 步: [5,6,7,1,2,3,4]

这道题的底部有一个进阶要求：

进阶：

尽可能想出更多的解决方案，至少有三种不同的方法可以解决这个问题。

你可以使用空间复杂度为 O(1) 的原地 算法解决这个问题吗

正好最近学习了空间复杂度和时间复杂度，这里可以用于练习

方法1-基本方法

最基本的方法就是直接旋转，把最后一位数字移动到数组的第一位，然后将第二位开始的每一位往前移动一位

需要先执行移动操作再替换第一个数

void rotate(int* nums, int numsSize, int k) {
    k %= numsSize;
    for (int i = 0; i < k; i++)
    {
        int tmp = nums[numsSize - 1];
        for (int j = numsSize - 1; j >0; j--)
        {
            nums[j] = nums[j-1];
        }
        nums[0] = tmp;
    }

    return;
}

这种算法的时间复杂度是O(k*N)，空间复杂度是O(1)

这道题的k是常数，可以省略

但很不幸，它在跑leetcode中非常长的测试用例的时候，还是没有跑过去，超时了

方法2-额外开一个数组

这种方法也非常简单，额外开辟一个数组，存储需要旋转的几个数字，然后将它们之前的数据存储到该数组的后半部分

最后再把新数组复制回原来的数组中

void rotate(int* nums, int numsSize, int k) {
    k %= numsSize;
    int* num1 = (int*)malloc(sizeof(int) * numsSize);
    int h = 0;
    for (int i = numsSize - k; i < numsSize; i++)
    {
        num1[h++] = nums[i];
    }
    for (int i = 0; i < numsSize - k; i++)
    {
        num1[i + k] = nums[i];
    }
    memcpy(nums, num1, sizeof(int) * numsSize);

    return;
}

这个算法的时间复杂度是O(N)，空间复杂度是O(N)

可以看到，最后的执行结果只打败了leetcode很小一部分人

同时这个算法也不符合进阶要求中的**“原地”**

方法3-三旋法（最优）

和上面两个方法相比，三旋法相对来说较优，而且符合题目的进阶要求

但是它需要一定的理解能力：

假设我们需要旋转3个数字

先将前SZ-K个数字逆置
再将后k个数字逆置
最后整体逆置

这样就能得到我们想要的结果！

1 2 3 4 5 6 7 //旋转3个
4 3 2 1 5 6 7 //先逆置前7-3=4个
4 3 2 1 7 6 5 //再逆置后3个
5 6 7 1 2 3 4 //最后整体逆置，即为结果

代码如下

void Swap(int* nums, int sz)
{
    int i = 0;
    while (i <  (sz/2))
    {
        int tmp = *(nums+i);
        *(nums + i) = *(nums + sz - i-1);
        *(nums + sz - i - 1) = tmp;
        i++;
    }

}
void rotate(int* nums, int numsSize, int k){
    k%=numsSize;
    Swap(nums,numsSize-k);
    Swap(nums+numsSize-k,k);
    Swap(nums,numsSize);
    return ;
}

这个算法的时间复杂度是O(N)，空间复杂度是O(1)，符合题目进阶要求

可以看到，最终执行结果比之前优秀多了！

230219重写此题，相同思路；旋转三次。注意一定要处理k，否则会有栈溢出的问题

// 旋转参数的位置（下标）
void ReverseArr(int* arr,int begin,int end)
{
    while(begin<end)
    {
        int tmp = arr[end];
        arr[end] = arr[begin];
        arr[begin] = tmp;

        end--;
        begin++;
    }
}

void rotate(int* nums, int numsSize, int k) 
{
    k%=numsSize;
    ReverseArr(nums,numsSize-k,numsSize-1);
    ReverseArr(nums,0,numsSize-k-1);
    ReverseArr(nums,0,numsSize-1);

    return;
}