一、题目:调整数组顺序使奇数位于偶数前面
题目:输入一个整数数组,实现一个函数来调整该数组中数字的顺序,使得所有奇数位于数组的前半部分,所有偶数位于数组的后半部分。
例如有以下一个整数数组:12345,经过调整后可以为:15342、13542、13524等等。
二、解题思路
2.1 基本解法
如果不考虑时间复杂度,最简单的思路应该是从头扫描这个数组,每碰到一个偶数时,拿出这个数字,并把位于这个数字后面的所有数字往前挪动一位。挪完之后在数组的末尾有一个空位,这时把该偶数放入这个空位。由于每碰到一个偶数就需要移动O(n)个数字,因此总的时间复杂度是O(n2)。
2.2 高效解法
这里可以参考快速排序的思想,快速排序的基本思想是:通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分,其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小,则可分别对这两部分记录继续进行排序,以达到整个序列有序的目的。
因此,我们可以借鉴快速排序的思想,通过设置两个指针来进行交换操作,从而减少移动次数,提高效率:
Step1.第一个指针初始化时指向数组的第一个数字,它只向后移动;
Step2.第二个指针初始化时指向数组的最后一个数字,它只向前移动。
Step3.在两个指针相遇之前,第一个指针总是位于第二个指针的前面。如果第一个指针指向的数字是偶数,并且第二个指针指向的数字是奇数,我们就交换这两个数字。
下图展示了调整数组{1,2,3,4,5}使得奇数位于偶数前面的过程:
三、解决问题
3.1 代码实现
(1)基本功能实现
public static void ReorderOddEven(int[] datas) { if (datas == null || datas.Length <= 0) { return; } int begin = 0; int end = datas.Length - 1; int temp = -1; while (begin < end) { // 向后移动begin,直到它指向偶数 while (begin < end && datas[begin] % 2 != 0) { begin++; } // 向前移动pEnd,直到它指向奇数 while (begin < end && datas[end] % 2 == 0) { end--; } if (begin < end) { // 交换偶数和奇数 temp = datas[begin]; datas[begin] = datas[end]; datas[end] = temp; } } }
怎么样,看起来是不是和快速排序的代码如出一辙?
(2)可扩展性实现
如果把题目改成把数组中的数按照大小分为两部分,所有负数都在非负数的前面,又或者改改,变成把数组中的数分为两部分,能被3整除的数都在不能被3整除的数的前面。面对需求的变化,我们发现代码变化的部分很小,因此从可扩展性的角度考虑,我们可以改写上面的代码如下,这里利用了.NET中的“函数指针”—委托来实现。
①方法实现
public static void ReorderOddEven(int[] datas, Predicate<int> func) { if (datas == null || datas.Length <= 0) { return; } int begin = 0; int end = datas.Length - 1; int temp = -1; while (begin < end) { // 向后移动begin,直到它指向偶数 while (begin < end && !func(datas[begin])) { begin++; } // 向前移动pEnd,直到它指向奇数 while (begin < end && func(datas[end])) { end--; } if (begin < end) { // 交换偶数和奇数 temp = datas[begin]; datas[begin] = datas[end]; datas[end] = temp; } } }
这里使用了.NET中的预定义委托Predicate,有不了解预定义委托的朋友可以阅读我另一篇博文:《.NET中那些所谓的新语法之三》,这里就不再赘述了。
②如何调用
// 判断奇数还是偶数 ReorderHelper.ReorderOddEven(numbers, new Predicate<int>((num) => num % 2 == 0)); // 判断是能否被3整除 ReorderHelper.ReorderOddEven(numbers, new Predicate<int>((num) => num % 3 == 0));
这里使用了.NET中的Lambda表达式,同样,有不了解Lambda表达式的朋友也可以阅读我的另一篇博文:《.NET中那些所谓的新语法之三》,这里也就不再赘述了。
3.2 单元测试
首先,这里封装了一个用于比较两个数组中的元素值是否相等的辅助方法:
// 辅助方法:对比两个数组是否一致 public bool ArrayEqual(int[] ordered, int[] expected) { if (ordered.Length != expected.Length) { return false; } bool result = true; for (int i = 0; i < ordered.Length; i++) { if (ordered[i] != expected[i]) { result = false; break; } } return result; }
(1)功能测试
// Test1:输入数组中的奇数、偶数交替出现 [TestMethod] public void ReorderTest1() { int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 }; int[] expected = { 1, 7, 3, 5, 4, 6, 2 }; ReorderHelper.ReorderOddEven(numbers); Assert.AreEqual(ArrayEqual(numbers, expected), true); } // Test2:输入数组中的所有偶数都出现在奇数的前面 [TestMethod] public void ReorderTest2() { int[] numbers = { 2, 4, 6, 1, 3, 5, 7 }; int[] expected = { 7, 5, 3, 1, 6, 4, 2 }; ReorderHelper.ReorderOddEven(numbers); Assert.AreEqual(ArrayEqual(numbers, expected), true); } // Test3:输入数组中的所有奇数都出现在偶数的前面 [TestMethod] public void ReorderTest3() { int[] numbers = { 1, 3, 5, 7, 2, 4, 6 }; int[] expected = { 1, 3, 5, 7, 2, 4, 6 }; ReorderHelper.ReorderOddEven(numbers); Assert.AreEqual(ArrayEqual(numbers, expected), true); }
(2)特殊输入测试
// Test4:输入的数组只包含一个数字-奇数 [TestMethod] public void ReorderTest4() { int[] numbers = { 1 }; int[] expected = { 1 }; ReorderHelper.ReorderOddEven(numbers); Assert.AreEqual(ArrayEqual(numbers, expected), true); } // Test5:输入的数组只包含一个数字-偶数 [TestMethod] public void ReorderTest5() { int[] numbers = { 2 }; int[] expected = { 2 }; ReorderHelper.ReorderOddEven(numbers); Assert.AreEqual(ArrayEqual(numbers, expected), true); } // Test6:NULL指针 [TestMethod] public void ReorderTest6() { int[] numbers = null; int[] expected = null; ReorderHelper.ReorderOddEven(numbers); Assert.AreEqual(numbers, expected); }
(3)测试结果
①用例通过情况
②代码覆盖率