acwing里面的环形数组问题java

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mob649e816347dd 2024-11-20 04:30:12 ©著作权

文章标签 数组旋转数组代码示例 文章分类 Java 后端开发

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环形数组问题：解读与实现

环形数组问题是数据结构和算法中的一个经典问题，通常用于考察对数组操作的理解及实现能力。在实际应用中，环形数组的问题常常与循环队列、调度任务等有密切联系。本文将通过具体代码示例来帮助大家深入理解环形数组问题。

什么是环形数组？

在数学和计算机科学中，环形数组是一种逻辑结构，它将一维数组的末尾与开头连接起来，从而形成一个圆。这意味着在环形数组中，可以在索引上进行“模运算”操作，使得数组的末尾和开头可以互相访问。只要理解这一点，在处理各种问题时就能灵活运用。

例题：旋转数组

题目描述：给定一个数组和一个整数k，将数组中的元素向右旋转k个位置。要求使用环形数组的思路来解决该问题。

解决思路

逆转：首先对数组进行逆转。
逆转部分数组：再将前k个元素逆转。
逆转剩余元素：最后将其余的元素逆转。

这样的操作能够在O(n)的时间复杂度内完成数组的旋转，且不使用额外的空间。

Java代码示例

public class RotateArray {
    public void rotate(int[] nums, int k) {
        k = k % nums.length; // 确保k不超过数组长度
        reverse(nums, 0, nums.length - 1);
        reverse(nums, 0, k - 1);
        reverse(nums, k, nums.length - 1);
    }

    private void reverse(int[] nums, int start, int end) {
        while (start < end) {
            int temp = nums[start];
            nums[start] = nums[end];
            nums[end] = temp;
            start++;
            end--;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        RotateArray ra = new RotateArray();
        int[] nums = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
        ra.rotate(nums, 3);
        for (int num : nums) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

旅行图示

环形数组可以通过旅行图示来帮助理解其操作过程。以下是一个简单的旅行图，展示数组的旋转过程。

journey
    title 环形数组元素旋转
    section 逆转数组
      逆转整个数组: 5: 一开始 [{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}]
      逆转部分数组: 5: 逆转前k个元素 [{7, 6, 5, 4, 3, 2, 1}]
      逆转剩余: 5: 最终数组 [{5, 6, 7, 1, 2, 3, 4}]

流程图

下面是算法的一个简化流程图，帮助理解代码的执行步骤。

flowchart TD
    A[开始] --> B{检查k}
    B -->|k小于0| C[取模]
    B -->|k大于0| D[正常计算]
    C --> E[逆转整个数组]
    D --> E
    E --> F[逆转前k个元素]
    F --> G[逆转其余元素]
    G --> H[结束]