• 剑指Offer面试题:13.调整数组顺序使奇数位于偶数前面


    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

    quick sort

      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;
        }
    View Code

      (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

       

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