LeetCode算法题-Rotate Array（Java实现）

这是悦乐书的第184次更新，第186篇原创

01 看题和准备

今天介绍的是LeetCode算法题中Easy级别的第43题（顺位题号是189）。给定一个数组，将数组向右旋转k步，其中k为非负数。例如：

输入：[1,2,3,4,5,6,7]，k = 3

输出：[5,6,7,1,2,3,4]

说明：

向右旋转1步：[7,1,2,3,4,5,6]

向右旋转2步：[6,7,1,2,3,4,5]

向右旋转3步：[5,6,7,1,2,3,4]

输入：[ - 1，-100,3,99]，k = 2

输出：[3,99，-1，-100]

说明：

向右旋转1步：[99，-1，-100,3]

向右旋转2步：[3,99，-1，-100]

本次解题使用的开发工具是eclipse，jdk使用的版本是1.8，环境是win7 64位系统，使用Java语言编写和测试。

02 第一种解法

我们先看下原数组依次旋转7步的结果

[1,2,3,4,5,6,7]

[7,1,2,3,4,5,6]

[6,7,1,2,3,4,5]

[5,6,7,1,2,3,4]

[4,5,6,7,1,2,3]

[3,4,5,6,7,1,2]

[2,3,4,5,6,7,1]

[1,2,3,4,5,6,7]

我们可以发现旋转是有周期性的，周期是数组的长度，所以数组反转的次数是可控制的，只需旋转k对数组长度取余数次即可。

最直接的办法就是使用两层循环，外层控制旋转次数，内层控制元素交换位置。

public void rotate(int[] nums, int k) {
    if (k % nums.length != 0) {
        int pre, tem;
        for (int i=0; i < k % nums.length; i++) {
            pre = nums[nums.length-1];
            for (int j=0; j<nums.length; j++) {
                tem = nums[j];
                nums[j] = pre;
                pre = tem;
            }
        }
    }
}

此解法时间复杂度为O(n*k)，空间复杂度为O(1)。

03 第二种解法

新建一个大小和nums一样的数组，然后将旋转后的元素放入新的数组中，再遍历新数组赋值给nums。新数组的元素从nums的长度先减去k再加上i开始，直到i不小于k为止，这些元素是需要拿到数组前面去的。当i大于等于k时，新数组的元素要从nums的第1位开始，也就是将原数组前面的元素放到后面来。

对于k的值，先判断对数组长度取余是否等于0，不等于0后才会开始下一步操作。

public void rotate2(int[] nums, int k) {
    if (k % nums.length != 0) {
        k = k % nums.length;
        int pointer = 0;
        int[] tem = new int[nums.length];
        for (int i=0; i < tem.length; i++) {
            if (i<k) {
                tem[i] = nums[tem.length-k+i];
            } else {
                tem[i] = nums[pointer++];
            }
        }
        for (int j=0; j<nums.length; j++) {
            nums[j] = tem[j];
        }
    }
}

此解法的时间复杂度是O(n)，空间复杂度是O(n)，因为使用了新的数组。

04 第三种解法

先通过一个小例子来说明：

nums = {1,2,3,4,5,6,7}，k = 3，

先反转其全部元素，变成{7,6,5,4,3,2,1}

再反转前3个元素，变成{5,6,7,4,3,2,1}

再反转后4个元素，变成{5,6,7,1,2,3,4}

这样就能够得到答案了。

public void rotate3(int[] nums, int k) {
    if (k % nums.length != 0) {
        k %= nums.length;
        reverse(nums, 0, nums.length - 1);
        reverse(nums, 0, k - 1);
        reverse(nums, k, nums.length - 1);
    }
}

public void reverse(int[] nums, int start, int end) {
    while (start < end) {
        int temp = nums[start];
        nums[start] = nums[end];
        nums[end] = temp;
        start++;
        end--;
    }
}

此解法的时间复杂度是O(n)，空间复杂度是O(1)。

05 小结

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