1053-交换一次的先前排列

Raphael Liu Lv10

给你一个正整数数组 arr(可能存在重复的元素),请你返回可在 一次交换 (交换两数字 arr[i]arr[j]
的位置)后得到的、按字典序排列小于 arr 的最大排列。

如果无法这么操作,就请返回原数组。

示例 1:

**输入:** arr = [3,2,1]
**输出:** [3,1,2]
**解释:** 交换 2 和 1

示例 2:

**输入:** arr = [1,1,5]
**输出:** [1,1,5]
**解释:** 已经是最小排列

示例 3:

**输入:** arr = [1,9,4,6,7]
**输出:** [1,7,4,6,9]
**解释:** 交换 9 和 7

提示:

  • 1 <= arr.length <= 104
  • 1 <= arr[i] <= 104

方法一:贪心

记数组 arr 的长度为 n,对于 0 \le i \lt j \lt n,如果交换 arr}[i] 和 arr}[j] 后得到的新数组按字典序排列比原数组小,显然有 arr}[i] \gt \textit{arr}[j] 成立。因此符合题意要求的交换会使得数组 arr 在下标 i 处的元素变小。那么为了得到按字典序排列小于原数组的最大新数组,尽可能地保持前面的元素不变是最优的,即让 i 最大化。

  • 如何最大化 i

    我们可以从大到小枚举 i \in [0, n - 2],然后枚举 j \in [i + 1, n),如果存在 j 使 arr}[i] \gt \textit{arr}[j] 成立,那么说明当前枚举的 i 是最大化的。这里只需要判断 arr}[i] \gt \textit{arr}[i + 1] 是否成立即可,因为后面的元素是符合非递减的,即 arr}[i + 1] 是 arr}[i] 后面的最小元素。

当我们枚举 i 时,显然不存在 k \gt i,使得 arr}[k] \gt \textit{arr}[k + 1] 成立,因此 arr}[i] 后面的元素是符合非递减的。

  • i 最大化后,j \in [i + 1, n) 应该怎么选择

    显然在满足 arr}[j] \lt \textit{arr}[i] 的条件下,取最大的 arr}[j] 是最优的。但是题目并没有元素不重复的要求,最大的 arr}[j] 可能有重复值,那么选择其中下标最小的 arr}[j] 是最优的。

    由前面推导可知,区间 [i + 1, n) 的元素是非递减的,因此我们从大到小枚举 j,直到 arr}[j] \lt \textit{arr}[i] 且 arr}[j] \ne \textit{arr}[j - 1] 成立,那么得到的 j 就是符合要求的。交换 arr}[i] 和 arr}[j]。

[sol1-C++]
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class Solution {
public:
vector<int> prevPermOpt1(vector<int>& arr) {
int n = arr.size();
for (int i = n - 2; i >= 0; i--) {
if (arr[i] > arr[i + 1]) {
int j = n - 1;
while (arr[j] >= arr[i] || arr[j] == arr[j - 1]) {
j--;
}
swap(arr[i], arr[j]);
break;
}
}
return arr;
}
};
[sol1-Java]
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class Solution {
public int[] prevPermOpt1(int[] arr) {
int n = arr.length;
for (int i = n - 2; i >= 0; i--) {
if (arr[i] > arr[i + 1]) {
int j = n - 1;
while (arr[j] >= arr[i] || arr[j] == arr[j - 1]) {
j--;
}
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
break;
}
}
return arr;
}
}
[sol1-Python3]
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class Solution:
def prevPermOpt1(self, arr: List[int]) -> List[int]:
n = len(arr)
for i in range(n - 2, -1, -1):
if arr[i] > arr[i + 1]:
j = n - 1
while arr[j] >= arr[i] or arr[j] == arr[j - 1]:
j -= 1
arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]
break
return arr
[sol1-C#]
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public class Solution {
public int[] PrevPermOpt1(int[] arr) {
int n = arr.Length;
for (int i = n - 2; i >= 0; i--) {
if (arr[i] > arr[i + 1]) {
int j = n - 1;
while (arr[j] >= arr[i] || arr[j] == arr[j - 1]) {
j--;
}
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
break;
}
}
return arr;
}
}
[sol1-Golang]
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func prevPermOpt1(arr []int) []int {
for i := len(arr) - 2; i >= 0; i-- {
if arr[i] > arr[i + 1] {
j := len(arr) - 1
for arr[j] >= arr[i] || arr[j] == arr[j - 1] {
j--
}
arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]
break
}
}
return arr
}
[sol1-C]
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int* prevPermOpt1(int* arr, int arrSize, int* returnSize) {
int n = arrSize;
for (int i = n - 2; i >= 0; i--) {
if (arr[i] > arr[i + 1]) {
int j = n - 1;
while (arr[j] >= arr[i] || arr[j] == arr[j - 1]) {
j--;
}
int val = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = val;
break;
}
}
*returnSize = arrSize;
return arr;
}
[sol1-JavaScript]
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var prevPermOpt1 = function(arr) {
const n = arr.length;
for (let i = n - 2; i >= 0; i--) {
if (arr[i] > arr[i + 1]) {
let j = n - 1;
while (arr[j] >= arr[i] || arr[j] == arr[j - 1]) {
j--;
}
let temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
break;
}
}
return arr;

};

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(n),其中 n 是数组 arr 的长度。查找 i 需要 O(n) 的时间复杂度,查找 j 需要 O(n) 的时间复杂度。

  • 空间复杂度:O(1)。返回值不计入空间复杂度。

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