轮转数组：你不知道的事实！揭秘三种解法！

后端

2023-04-03 19:53:28

轮转数组：编程中常见算法问题的巧妙解法

轮转数组是编程中常见的算法问题，它要求将数组中的元素向左或向右移动指定次数，并返回旋转后的数组。掌握此算法对于解决各种编程难题非常重要。

什么是轮转数组？

想象一下，你有数组 [1, 2, 3, 4, 5]。如果我们将其向左轮转 2 位，我们会得到 [3, 4, 5, 1, 2]。本质上，就是将数组中的元素移动指定次数，就像旋转一个轮子一样。

常见的轮转数组解法

有多种方法可以轮转数组，每种方法都有其独特的优点和缺点。以下是三种最常见的解法：

1. 使用额外数组

这是最简单直观的解法。我们创建一个与原数组大小相同的额外数组，将旋转后的元素复制到其中。

def rotate_array_with_extra_array(arr, k):
    n = len(arr)
    result = [0] * n

    for i in range(n):
        result[(i + k) % n] = arr[i]

    return result

优点：简单易懂。
缺点：需要额外的空间。

2. 数据翻转

这种方法不需要额外的空间。它将数组分为两部分，分别翻转这两部分，然后再合并它们。

def rotate_array_with_data_reversal(arr, k):
    n = len(arr)
    k = k % n

    # 翻转前 k 个元素
    arr[:k] = reversed(arr[:k])

    # 翻转剩下的元素
    arr[k:] = reversed(arr[k:])

    # 翻转整个数组
    arr[:] = reversed(arr)

    return arr

优点：不需要额外空间。
缺点：代码相对复杂。

3. 环形替换

这是最有效的方法。它将数组视为一个环，将元素逐个移动指定次数。

def rotate_array_with_cyclic_replacement(arr, k):
    n = len(arr)
    k = k % n

    start = 0
    count = 0

    while count < n:
        current = start
        prev = arr[start]

        while count < n:
            next = (current + k) % n
            arr[current] = arr[next]
            current = next
            count += 1

        arr[current] = prev
        start += 1
        count += 1

    return arr