如何移动数组中的所有零到数组末尾？

2023-09-02 13:51:22

前言

在计算机科学领域，我们经常会遇到需要处理数组的任务。其中一个常见任务就是移动数组中的所有零元素到数组的末尾，同时保持非零元素的相对顺序。这个任务在数据处理和算法设计中有着广泛的应用，例如图像处理、信号处理和数据结构。本文将深入探讨如何有效地完成这一任务，并提供一个清晰易懂的算法实现。

理解问题

为了有效地解决问题，我们首先需要清楚地理解问题要求。给定一个数组 nums，我们的目标是将所有零元素移动到数组的末尾，同时保持非零元素的相对顺序。这意味着零元素将占据数组的末尾位置，而非零元素将按其原始顺序排列。

算法实现

有多种算法可以解决此问题。我们将在本文中介绍两种最常见且高效的算法：双指针法和额外空间法。

双指针法

双指针法是一种原地算法，不需要创建新的数组或使用额外空间。该算法使用两个指针：i 指向当前正在处理的元素，j 指向数组中的第一个零元素。

初始化： 设置 i 和 j 为 0。
移动非零元素： 如果 nums[i] 不为 0，则将其与 nums[j] 交换。然后，将 i 和 j 均加 1。
查找下一个零元素： 如果 nums[j] 为 0，则将 j 加 1，直到找到第一个非零元素。
重复步骤 2 和 3： 重复步骤 2 和 3，直到 i 或 j 超过数组长度。

def move_zeros(nums):
    i = 0
    j = 0

    while i < len(nums) and j < len(nums):
        if nums[i] != 0:
            i += 1
            j += 1
        elif nums[j] == 0:
            nums[i], nums[j] = nums[j], nums[i]
            i += 1

    return nums

额外空间法

额外空间法创建一个新的数组，并将非零元素复制到该新数组中。然后，将剩余的空间用零填充。这种方法比较简单，但是需要额外的空间。

def move_zeros_extra_space(nums):
    non_zero_elements = []

    for num in nums:
        if num != 0:
            non_zero_elements.append(num)

    return non_zero_elements + [0] * (len(nums) - len(non_zero_elements))