题目地址

https://leetcode-cn.com/problems/sort-colors/

题目描述

给定一个包含红色、白色和蓝色，一共 n 个元素的数组，原地对它们进行排序，使得相同颜色的元素相邻，并按照红色、白色、蓝色顺序排列。

此题中，我们使用整数 0、 1 和 2 分别表示红色、白色和蓝色。

注意:
不能使用代码库中的排序函数来解决这道题。

示例:

输入: [2,0,2,1,1,0]
输出: [0,0,1,1,2,2]
进阶：

一个直观的解决方案是使用计数排序的两趟扫描算法。
首先，迭代计算出0、1 和 2 元素的个数，然后按照0、1、2的排序，重写当前数组。
你能想出一个仅使用常数空间的一趟扫描算法吗？

题解

计数排序

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        int[] count = new int[3];
        Arrays.fill(count, 0);

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

        int i = 0;
        for (; i < count[0]; ++ i) {
            nums[i] = 0;
        }
        for (; i < count[1] + count[0]; ++ i) {
            nums[i] = 1;
        }
        for (; i < nums.length; ++ i) {
            nums[i] = 2;
        }
    }
}

双指针

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        // redIndex 表示红色元素（即 0）的最后一个元素的下标，没有的时候为 -1
        int redIndex = -1;

        // blueIndex 表示蓝色元素（即 2）的第一个元素的下标，没有的时候为 nums.length
        int blueIndex = n;

        // 排序完后可以分成三个区域
        // 整数 0 的区域：[0, redIndex]
        // 整数 1 的区域：[redIndex+1, blueIndex-1]
        // 整数 2 的区域：[blueIndex+1, n-1]
        
        for (int i = 0; i < blueIndex; ++ i) {
            while (redIndex < blueIndex) {
                if (nums[i] == 0) {
                    swap(nums, i, ++redIndex);
                } else if (nums[i] == 2) {
                    swap(nums, i, --blueIndex);
                } else {
                    break;
                }

                if (i == redIndex || i == blueIndex) break;
            }            
        }
    }

    public void swap(int[] nums, int a, int b) {
        int temp = nums[a];
        nums[a] = nums[b];
        nums[b] = temp;
    }
}

另一种思路

class Solution {
    public void sortColors(int[] nums) {
        int n = nums.length;

        int p0 = -1; // p0 表示下一个 0 应该存放的 index
        int p1 = -1; // p1 表示下一个 1 应该存放的 index

        // 排序完后可以分成三个区域
        // 整数 0 的区域：[0, p0]
        // 整数 1 的区域：[p0+1,p1]
        // 整数 2 的区域：[p1+1, n-1]
        
        for (int i = 0; i < n; ++ i) {
            if (nums[i] < 2) {
                // 当 nums[i] == 0 || nums[i] == 1 时 p1 都要后移
                p1++;
            }
            if (nums[i] == 0) {
                // 当 nums[i] == 0 时 p0 要后移
                p0++;
            }

            // 如果 nums[i] == 0，则交换 nums[i] 和 nums[p0]
            if (nums[i] == 0) {
                swap(nums, i, p0);
            }

            // 交换到 nums[i] 的数（即 nums[p0]）为 1 时要和 nums[p1] 进行交换
            if (nums[i] == 1) {
                swap(nums, i, p1);
            }
        }
    }

    public void swap(int[] nums, int a, int b) {
        int temp = nums[a];
        nums[a] = nums[b];
        nums[b] = temp;
    }
}