Leetcode力扣解题记录--第189题（巧思数组翻转）

题目链接：189. 轮转数组 - 力扣（LeetCode）

题目描述

给定一个整数数组 nums，将数组中的元素向右轮转 k 个位置，其中 k 是非负数。

示例 1:

输入: nums = [1,2,3,4,5,6,7], k = 3
输出:

[5,6,7,1,2,3,4]

解释:
向右轮转 1 步:[7,1,2,3,4,5,6]

向右轮转 2 步:[6,7,1,2,3,4,5]

向右轮转 3 步:[5,6,7,1,2,3,4]

示例 2:

输入：nums = [-1,-100,3,99], k = 2
输出：[3,99,-1,-100]
解释:
向右轮转 1 步: [99,-1,-100,3]
向右轮转 2 步: [3,99,-1,-100]

提示：

1 <= nums.length <= 105

-231 <= nums[i] <= 231 - 1

0 <= k <= 105

题目作答

最简便方法的思想: 解决这个问题最巧妙且高效的方法是使用数组翻转。这个方法是空间复杂度为 O(1) 的原地算法。

思路可以分为三步，以 nums = [1,2,3,4,5,6,7] 和 k = 3 为例：

1. 处理 k 值: 首先，为了防止 k 大于数组长度而进行不必要的旋转，我们让 k 对数组长度取模。k = k % nums.size()。如果 k 是 7，旋转 7 次等于没旋转；如果 k 是 8，旋转 8 次等于旋转 1 次。所以 k=3 % 7 = 3。

2. 翻转整个数组: 将数组的所有元素进行翻转。

   • [1,2,3,4,5,6,7] -> [7,6,5,4,3,2,1]

3. 翻转前 k 个元素: 将数组的前 k 个元素（也就是 [0, k-1] 区间）进行翻转。

   • [7,6,5,4,3,2,1] -> [5,6,7,4,3,2,1]

4. 翻转后 n-k 个元素: 将数组中剩下的元素（也就是 [k, n-1] 区间）进行翻转。

   • [5,6,7,4,3,2,1] -> [5,6,7,1,2,3,4]

经过这三步翻转，数组就完成了向右轮转 k 个位置的操作，得到了最终结果。这个方法的思想在于通过整体和局部的翻转，巧妙地将数组末尾的 k 个元素移动到了数组的开头。

class Solution {
public:
    void rotate(vector& nums, int k) {
        // 获取数组的长度
        int n = nums.size();
        
        // 如果数组为空或只有一个元素，则无需旋转
        if (n == 0) { return; }

        // 步骤 1: 处理 k 值，使其在 [0, n-1] 范围内
        k = k % n;
        
        // 步骤 2: 翻转整个数组
        std::reverse(nums.begin(), nums.end());
        
        // 步骤 3: 翻转前 k 个元素
        std::reverse(nums.begin(), nums.begin() + k);
        
        // 步骤 4: 翻转后 n-k 个元素
        std::reverse(nums.begin() + k, nums.end());
    }
};