笔试算法题目，奶牛排队喝水

题目：

题目描述 
有N(1≤N≤1000)头奶牛，它们都被标上一个优先等级编号：1，2或3。用来表示它们喝水时的优先次序，编号为l的最优先，编号为2的其次，编号为3的最后。每天奶牛开始时排成一行，但总是很乱，需要你把它们重新排成编号为1的奶牛在最前面，编号为2的其次，编号为3的奶牛在最后。你能计算出最少需要多少的交换次序来完成这次重排吗？

输入 
第1行：1个整数N； 
第2至N+I行：第i+l行有一个整数表示开始队列中第i头奶牛的编号。

输出 
1行，只一个整数，表示最少需要交换次数。

样例输入

9 
2 2 1 3 3 3 2 3 1

样例输出

4

思路：在读入的时候记录一下1 2 3三个数的数目，然后就可以确定排完序之后他们的界限，然后从1的区域开始扫，扫到2就优先去2的区域找，找不到就去3的区域找，扫到3同理，这样就能保证每一次交换都是最优的，将2区域扫完之后也就完成了所有的交换。如果在1的区扫描到4则同样优先到4的区寻找1，找不到的话从“1的区和4的区”的之外所有区进行寻找，最后交换。

import java.util.*;

/**
 * Created by Daxin on 2017/8/19.
 * <p/>
 * 奶牛排队饮水问题
 * 输入：n牛的数目，然后n个整数表示牛的序号
 * 输出：输出交换最少次数
 * <p/>
 * 例如一个测试用例：9<br>
 * 2,2,1,3,3,3,2,3,1<br>
 * 输出：4
 *
 *在线题目地址：http://www.hustoj.com/oj/problem.php?id=1056
 *
 *
 */
public class CattleSortWater {

    public static void main(String[] args) {

//        int[] nums = {2, 2, 1, 3, 3, 3, 2, 3, 1};

        Scanner cin = new Scanner(System.in);
        int n = cin.nextInt();
        int[] nums = new int[n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            nums[i] = cin.nextInt();
        }


        System.out.println(solve(nums));
//        System.out.println(Arrays.toString(nums));


    }


    public static int solve(int[] nums) {
        int result = 0;
        Map<Integer, Integer> wcount = new TreeMap<>();
        Map<Integer, Integer> range = new TreeMap<>();
        for (int num : nums) {
            Integer tmp = wcount.get(num);
            wcount.put(num, tmp == null ? 1 : tmp + 1);
        }

        Set<Integer> set = wcount.keySet();
        int pre = 0;
        for (int i : set) {
            int tmp = wcount.get(i) + pre;
            range.put(i, tmp);
            pre = tmp;
        }


        for (int num : set) {

            int times = wcount.get(num);
            int ran = range.get(num);
            for (int i = ran - 1, t = times; t > 0; t--, i--) {

                if (nums[i] != num) {
                    int r = get(nums, range.get(nums[i]), wcount.get(nums[i]), num);
                    if (r != -1) { //在nums[i] 区间中寻找到了num

                        int tmp = nums[r];
                        nums[r] = nums[i];
                        nums[i] = tmp;
                        result++;

                    } else {// 在希望区间没有找到，进行余下遇见全扫描
                        int rr = getRange(nums, ran, num,range.get(nums[i])-wcount.get(nums[i]),range.get(nums[i]));
                        if (rr != -1) {

                            int tmp = nums[rr];
                            nums[rr] = nums[i];
                            nums[i] = tmp;
                            result++;
                        }

                    }

                }


            }


        }


        return result;
    }

    /**
     *
     * @param nums 数组
     * @param range 结束的下标
     * @param times 出现的次数，range-times就是起始下标
     * @param expect 希望查找的希望值
     * @return
     */
    public static int get(int[] nums, int range, int times, int expect) {

        for (int i = range - 1, t = times; t > 0; t--, i--) {
            if (nums[i] == expect) {
                return i;
            }

        }
        return -1;
    }

    /**
     *
     * @param nums 数组
     * @param start 查找的起始位置，结束位置是数组的结束
     * @param expect 期望寻找到的值
     * @param exceptStart 排除区域的起始下标
     * @param exceptEnd 排除区域的结束下标
     * @return 返回下标
     */
    public static int getRange(int[] nums, int start, int expect,int exceptStart,int exceptEnd) {

        for (; start < nums.length; start++) {
            if(start>=exceptStart&&start<exceptEnd)
                continue;
            if (nums[start] == expect) {
                return start;
            }

        }
        return -1;
    }


}

　　

在线题目地址：http://www.hustoj.com/oj/problem.php?id=1056