LeetCode题练习与总结：移动零--283

一、题目描述

给定一个数组 nums，编写一个函数将所有 0 移动到数组的末尾，同时保持非零元素的相对顺序。

请注意 ，必须在不复制数组的情况下原地对数组进行操作。

示例 1:

输入: nums = [0,1,0,3,12]
输出: [1,3,12,0,0]

示例 2:

输入: nums = [0]
输出: [0]

提示:

• 1 <= nums.length <= 10^4
• -2^31 <= nums[i] <= 2^31 - 1

二、解题思路

这个问题可以通过双指针的方法来解决。我们可以定义两个指针，一个指针（我们可以称之为lastNonZeroFoundAt）指向最后一个非零元素的索引，另一个指针（我们可以称之为cur）用于遍历数组。

遍历数组时，如果当前元素不为零，则将其与lastNonZeroFoundAt指向的元素交换，并将lastNonZeroFoundAt指针向前移动一位。这样可以保证所有非零元素都被移动到了数组的前面，且相对顺序不变。遍历结束后，所有在lastNonZeroFoundAt之后的位置都应该设置为0。

以下是具体的步骤：

1. 初始化lastNonZeroFoundAt为0。
2. 遍历数组，使用cur指针。
3. 如果nums[cur]不为0，则交换nums[cur]和nums[lastNonZeroFoundAt]，并将lastNonZeroFoundAt向前移动一位。
4. 继续遍历，直到cur到达数组末尾。
5. 从lastNonZeroFoundAt到数组末尾的所有位置设置为0。

三、具体代码

class Solution {public void moveZeroes(int[] nums) {if (nums == null || nums.length == 0) return;int lastNonZeroFoundAt = 0;// 将所有非零元素移动到数组前面for (int cur = 0; cur < nums.length; cur++) {if (nums[cur] != 0) {// 交换当前非零元素与lastNonZeroFoundAt指向的元素int temp = nums[cur];nums[cur] = nums[lastNonZeroFoundAt];nums[lastNonZeroFoundAt] = temp;// 更新lastNonZeroFoundAtlastNonZeroFoundAt++;}}// 将lastNonZeroFoundAt之后的所有元素设置为0for (int i = lastNonZeroFoundAt; i < nums.length; i++) {nums[i] = 0;}}
}

这段代码实现了将所有0移动到数组末尾，并且保持了非零元素的相对顺序，同时没有使用额外的数组空间，满足了原地对数组进行操作的要求。

四、时间复杂度和空间复杂度

1. 时间复杂度

• 遍历数组：代码中有一个for循环，用于遍历数组中的每个元素。这个循环会执行nums.length次，因此这部分的时间复杂度是O(n)，其中n是数组的长度。

• 交换操作：在遍历数组的过程中，每当遇到一个非零元素，就会执行一次交换操作。在最坏的情况下（即数组中所有元素都是非零的），这个操作也会执行nums.length次。交换操作是常数时间的，因此这部分的时间复杂度同样是O(n)。

• 设置零操作：在遍历数组之后，有一个for循环用于将剩余的元素设置为0。在最坏的情况下（即数组中没有任何零），这个循环也会执行nums.length次。每次设置操作是常数时间的，因此这部分的时间复杂度也是O(n)。

由于以上三部分操作是顺序执行的，因此总的时间复杂度是这三个操作的累加，即O(n) + O(n) + O(n) = O(n)。

2. 空间复杂度

• 临时变量：代码中使用了一个临时变量temp用于交换操作，这个变量占用了常数空间，因此空间复杂度是O(1)。

• 辅助空间：除了输入数组之外，代码没有使用任何额外的数据结构（如数组、列表等）来存储数据，因此没有使用额外的空间。

综上所述，总的空间复杂度是O(1)，即代码使用了常数额外空间。

五、总结知识点

• 数组的操作：

  • 数组元素的访问：通过索引直接访问数组元素。
  • 数组元素的赋值：直接给数组元素赋值。

• 条件判断：

  • if语句：用于判断数组元素是否为零。
  • null和length属性检查：用于判断数组是否为空或长度为零。

• 循环结构：

  • for循环：用于遍历数组中的所有元素。

• 指针/索引概念：

  • 使用变量lastNonZeroFoundAt作为指针，指向数组中最后一个非零元素的索引位置。
  • 使用变量cur作为当前遍历的索引。

• 交换操作：

  • 使用临时变量temp来交换两个数组元素的值。

• 算法思想：

  • 双指针（或双索引）技术：通过两个指针来维护数组中非零元素的位置。

• 原地算法：

  • 原地修改数组，不使用额外的存储空间来保存结果。

• 边界条件处理：

  • 在函数开始时检查输入数组的边界条件，即是否为null或长度为零。

以上就是解决这个问题的详细步骤，希望能够为各位提供启发和帮助。