数组的改变和移动

1.1 数组的改变

数组在内存中是一块连续的内存空间,我们可以直接通过下标进行访问,并进行修改。

Java中,对于 List类型来说,我们可以通过 set(idx, element)方法将 idx位置的元素进行修改。

1.2 数组的移动

数组的移动不能通过一条语句来实现,通常来说需要通过:插入、删除或者多次交换来实现。

1.3 数组的插入

数组的插入比较麻烦,我们想要在下标为 k的位置插入一个元素时,首先需要将 k及以后的元素往后移动一个位置,然后再将元素插入到 k的位置处。

Java中,对于 List类型来说,我们可以通过 add(idx, element)方法将元素添加到 idx下标处。

1.4 数组的删除

删除下标为 k的元素时,需要将 k以后的元素向前移动一个位置。

对于 List类型来说,我们可以通过 remove(idx)方法删除下标为 idx的元素。

给你一个长度为 n的整数数组,每次操作将会使 n - 1 个元素增加 1 。返回让数组所有元素相等的最小操作次数。

这道题有一个很巧妙的思路:由于我们并不关心最终元素相等时的值而只关心操作的次数。所以我们可以将上述问题转化为:每次操作使一个元素减少 1,返回让数组中所有元素相等的最小操作数。这样就简单了:我们想要操作数最小,就必须找到能使所有元素相等的最小值,其实这个值就是数组中的最小值。而操作的次数就是:每个数与最小值的差值之和。

class Solution {
    public int minMoves(int[] nums) {
        int min = Integer.MAX_VALUE;

        for(int i = 0; i < nums.length; i++){
            min = Math.min(nums[i], min);
        }

        int ans = 0;
        for(int i = 0; i < nums.length; i++){
            ans = ans + nums[i] - min;
        }

        return ans;

    }
}

那么正向思考这个问题应该怎么做呢?

注意到:每次操作都使 n-1个数加 1,也就是所每次操作都会使该数组的 sum加上 n-1。假设最小操作数为 a次,那么此时一定有数学关系式:(a(n-1) + sum = nx),其中 x为最终数组中的值。

仅有这一个关系式的约束是不够的,我们还要想清楚的一点就是:原数组中最小的那个数需要操作 a次才能够变为 x ,即:(min + a = x) (这个比较难想明白)

根据这两个公式我们就可以求出最终的 a了:(a = sum – n * min)

class Solution {
    public int minMoves(int[] nums) {
        int min = Integer.MAX_VALUE;
        int sum = 0;

        for(int i = 0; i < nums.length; i++){
            sum += nums[i];
            min = Math.min(nums[i], min);
        }
        return sum - nums.length * min;

    }
}

时间复杂度: O(n)

空间复杂度: O(1)

给你一个长度为 n 的整数数组 nums,请你判断在 最多改变 1 个元素的情况下,该数组能否变成一个非递减数列。

从前往后遍历,找到第一个 a > b的情况时,对 ab 的值进行修改,然后判断修改后的数组是否为非递减数组即可。关键在于:修改 a 还是 修改 b 呢?

这里其实是有两个选择的:

一种简单的方法就是:我们两种情况都尝试,看看是否能够得到非递减数组。

class Solution {
    public boolean checkPossibility(int[] nums) {

        for(int i = 0; i < nums.length - 1; i++){
            if(nums[i] > nums[i + 1]){
                int n_1 = nums[i];
                int n_2 = nums[i + 1];

                // 修改a
                nums[i] = n_2;
                if(checkMethod(nums)) return true;

                // 复位a
                nums[i] = n_1;
                // 修改b
                nums[i + 1] = n_1;
                if(checkMethod(nums)) return true;

                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    boolean checkMethod(int[] nums){
        for(int i = 1; i < nums.length; i++){
            if(nums[i - 1] > nums[i]) return false;
        }

        return true;
    }
}

时间复杂度: O(n)

空间复杂度: O(1)

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。

关键点:保持非零元素的相对顺序。

首先排除首尾双指针的思路,因为要保持非零元素的相对顺序,所以不能够使用首尾双指针来做。

首尾双指针是指:左指针找第一个0元素,右指针找第一个非0元素,然后交换两个元素。有点像归并排序。

由于不复制数组,所以大概率还是使用双指针来操作。分析一下,假设我们知道 left左侧都是非零元素,然后在 left右侧找到了一个非零元素,此时只需要将该元素放在 left下标下即可。

基于此思路,我们用 left来标识已经处理元素的右边界,然后通过右指针去寻找下一个非0元素,找到后放置在 left位置并将 left指针右移。

class Solution {
    public void moveZeroes(int[] nums) {
        int left = 0;
        int right = 0;

        while(right < nums.length){
            if(nums[right] != 0){
                nums[left] = nums[right];
                left ++;
            }

            right ++;
        }

        while(left < nums.length){
            nums[left] = 0;
            left ++;
        }

    }
}

时间复杂度: O(n)

空间复杂度: O(1)

Original: https://www.cnblogs.com/404er/p/array_move.html
Author: 睡觉不打呼
Title: 数组的改变和移动

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