【LeetCode 中等题】39-颜色分类

题目描述：给定一个包含红色、白色和蓝色，一共 n 个元素的数组，原地对它们进行排序，使得相同颜色的元素相邻，并按照红色、白色、蓝色顺序排列。此题中，我们使用整数 0、 1 和 2 分别表示红色、白色和蓝色。

注意:
不能使用代码库中的排序函数来解决这道题。

示例:

输入: [2,0,2,1,1,0]
输出: [0,0,1,1,2,2]

进阶：

• 一个直观的解决方案是使用计数排序的两趟扫描算法。
  首先，迭代计算出0、1 和 2 元素的个数，然后按照0、1、2的排序，重写当前数组。
• 你能想出一个仅使用常数空间的一趟扫描算法吗？

解法1。必须原地更改数组，新建数组不行，输出不改变，按照进阶1的思路如下

class Solution(object):
    def sortColors(self, nums):
        """
        :type nums: List[int]
        :rtype: void Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        if not nums:
            return
        cnt = [0]*3
        for i in nums:
            cnt[i] += 1
        index = 0
        for i in range(3):
            for j in range(cnt[i]):
                nums[index] = i
                index += 1

解法2。按照进阶2的要求只遍历一遍数组，还好这道题只有3个值，所以相当于我们要把0搬到数组最前面，2搬到数组最后面，1若在中间就维持不变。用左右双指针，左指针存放0，右指针存放2，遇到1跳过。

class Solution(object):
    def sortColors(self, nums):
        """
        :type nums: List[int]
        :rtype: void Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        if not nums:
            return
        l = 0
        r = len(nums)-1
        i = 0
        while i <= r:  # 注意这个地方用while不用for，for中i是自加，但i的值在循环体改变了，比较模糊
            if nums[i] == 0:
                tmp = nums[i]
                nums[i] = nums[l]
                nums[l] = tmp
                l += 1
            elif nums[i] == 2:
                tmp = nums[i]
                nums[i] = nums[r]
                nums[r] = tmp
                r -= 1
                i -= 1
            i += 1

解法3。同样只遍历1遍数组，k的作用是记录截止目前遍历过的数字个数，j记录的是0和1的个数，i记录的是0的个数，所相当于截至i全是0，然后剩下截至j全是1，然后再剩下截至k全是2，如是

class Solution(object):
    def sortColors(self, nums):
        """
        :type nums: List[int]
        :rtype: void Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        if not nums:
            return
        i, j, k = -1, -1, -1
        for n in nums:
            if n == 0:
                i += 1
                j += 1
                k += 1
                nums[k] = 2
                nums[j] = 1
                nums[i] = 0
            elif n == 1:
                j += 1
                k += 1
                nums[k] = 2
                nums[j] = 1
            elif n == 2:
                k += 1
                nums[k] = 2