使用 C++ 在 O(1) 空間複雜度內重排陣列,使其正負數交替排列


給定一個包含正數和負數的整數型別陣列,例如任意大小的 arr[]。任務是重排陣列,使其正數被負數包圍。如果正數和負數數量不一致,則多餘的數將排列在陣列的末尾。

讓我們看看這個任務的不同輸入輸出場景:

輸入 - int arr[] = {-1, -2, -3, 1, 2, 3}

輸出 - 陣列重排前:-1 -2 -3 1 2 3 使用 O(1) 額外空間在陣列中交替排列正負數的結果是:-1 1 -2 2 -3 3

解釋 - 我們得到一個大小為 6 的整數陣列,包含正數和負數元素。現在,我們將重排陣列,使所有正數被負數包圍,所有多餘的元素都新增到陣列的末尾,即 -1 1 -2 2 -3 3 將是最終結果。

輸入 - int arr[] = {-1, -2, -3, 1, 2, 3, 5, 5, -5, 3, 1, 1};

輸出 - 陣列重排前:-1 -2 -3 1 2 3 5 5 -5 3 1 1 使用 O(1) 額外空間在陣列中交替排列正負數的結果是:-1 1 -2 2 -3 3 -5 5 5 3 1 1

解釋 - 我們得到一個大小為 12 的整數陣列,包含正數和負數元素。現在,我們將重排陣列,使所有正數被負數包圍,所有多餘的元素都新增到陣列的末尾,即 -1 1 -2 2 -3 3 -5 5 5 3 1 1 將是最終結果。

下面程式中使用的方案如下

  • 輸入一個整數型別元素的陣列並計算陣列的大小。

  • 使用 FOR 迴圈列印執行重排操作之前的陣列。

  • 呼叫函式 Rearrangement(arr, size),並將陣列和陣列大小作為引數傳遞。

  • 在函式 Rearrangement(arr, size) 內部

    • 宣告一個整數變數 'ptr' 並將其初始化為 -1。

    • 從 i 為 0 開始迴圈到 i 小於 size。在迴圈內部,檢查 IF ptr 大於 0,然後檢查 IF arr[i] 大於 0 並且 arr[ptr] 小於 0 或 arr[i] 小於 0 並且 arr[ptr] 大於 0,然後呼叫函式 move_array(arr, size, ptr, i) 並檢查 IF i - ptr 大於 2,則將 ptr 設定為 ptr + 2。否則,將 ptr 設定為 -1。

    • 檢查 IF ptr 為 -1,然後檢查 arr[i] 大於 0 並且 !(i & 0x01) 或 (arr[i] 小於 0) 並且 (i & 0x01),則將 ptr 設定為 i。

  • 在函式 move_array(int arr[], int size, int ptr, int temp) 內部

    • 宣告一個字元型別的變數 'ch' 並將其設定為 arr[temp]。

    • 從 i 為 temp 開始迴圈到 i 大於 ptr。在迴圈內部,將 arr[i] 設定為 arr[i - 1]。

    • 將 arr[ptr] 設定為 ch。

示例

#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
void move_array(int arr[], int size, int ptr, int temp){
   char ch = arr[temp];
   for(int i = temp; i > ptr; i--){
      arr[i] = arr[i - 1];
   }
   arr[ptr] = ch;
}
void Rearrangement(int arr[], int size){
   int ptr = -1;
   for(int i = 0; i < size; i++){
      if (ptr >= 0){
         if(((arr[i] >= 0) && (arr[ptr] < 0)) || ((arr[i] < 0) && (arr[ptr] >= 0))){
            move_array(arr, size, ptr, i);
            if(i - ptr >= 2){
               ptr = ptr + 2;
            }
            else{
               ptr = -1;
            }
         }
      }
      if(ptr == -1){
         if (((arr[i] >= 0) && (!(i & 0x01))) || ((arr[i] < 0) && (i & 0x01))){
            ptr = i;
         }
      }
   }
}
int main(){
   //input an array
   int arr[] = {-1, -2, -3, 1, 2, 3};
   int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
   //print the original Array
   cout<<"Array before Arrangement: ";
   for (int i = 0; i < size; i++){
      cout << arr[i] << " ";
   }
   //calling the function to rearrange the array
   Rearrangement(arr, size);
   //print the array after rearranging the values
   cout<<"\nRearrangement of an array in alternating positive & negative items with O(1) extra space is: ";
   for(int i = 0; i < size; i++){
      cout<< arr[i] << " ";
   }
   return 0;
}

輸出

如果我們執行以上程式碼,它將生成以下輸出

Array before Arrangement: -1 -2 -3 1 2 3
Rearrangement of an array in alternating positive & negative items with O(1) extra space is: -1 1 -2 2 -3 3

更新於: 2021年11月2日

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