演算法學習 荷蘭國旗問題

2021-07-25 04:45:14 字數 1947 閱讀 5791

題目

現有紅、白、藍三個不同顏色的小球,亂序排列在一起,請重新排列這些小球,使得紅白藍三色的同顏色的球在一起。

問題分析

問題轉換為:給定陣列a[0...n-1],元素只能取0、1、2三個值,設計演算法,使得陣列排列成「00...0011...1122...22」的形式

借鑑快速排序中partition的過程,定義三個指標begin=0,current=0,end=n-1

a[cur]==2,則a[cur]與a[end]交換,end--,cur不變

a[cur]==1,則cur++,begin不變,end不變

a[cur]==0,則:

若begin==cur,則begin++,cur++

若begin!=cur,則a[cur]與a[begin]交換,begin++,cur不變

**如下

void holland1(int* a, int length)

else if (a[current] == 1)

else

else

}}}

第二個版本:

cur掃過的位置,即:[begin,cur)區間內,一定沒有2

在前面的a[cur]==2中,已經被替換到陣列後面了

因此:a[begin]要麼是0,要麼是1,不可能是2

考察begin指向的元素的值:

歸納法:若begin!=cur,則必有a[begin]=1

因此,當a[cur]==0時,

若begin==cur,則begin++,cur++;

若begin!=cur,因為a[begin]==1,則交換後,a[cur]==1,此時,可以cur++;

void holland2(int* a, int length)

else if (a[current] == 1)

else

else

}}}

終極版本

void holland(int* a, int length)

else if (a[current] == 1)

else

begin++;

current++;

} }}

荷蘭國旗問題擴充套件

將0/1/2分別計數,根據三個計數值c0/c1/c2:前c0個元素賦值為0,中間c1個元素賦值為1,最後c2個元素賦值為2;實際意義比較小,可能排序結構比較複雜的時候就用著不方便了

將(0,1)(2)根據快速排序的partition,劃分為兩部分(如pivotkey1.5);將(0)(1)根據快速排序partition,分成兩部分(如pivotkey選擇0.5);那麼可以得到結論「兩次partition==一次荷蘭國旗」,這樣可以優化快速排序的partition過程

優化快速排序根據pivotkey分成大於、小於等於兩部分或者大於等於、小於兩部分

根據pivotkey的大小,將partition過程蓋在成大於、等於、小於三部分

優點:對於快速排序的等於pivotkey的數值,可以在執行下一次partition時直接跳過,利於資料規模的降低

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