Python实现数组向右旋转k位的三种算法解析

本文分享一个使用Python实现的数组旋转功能算法示例，供读者参考学习。

一、题目描述

给定一个整数数组，要求将数组中的元素向右移动 k 个位置，其中 k 为非负整数。

示例1：

输入: [1,2,3,4,5,6,7] 和 k = 3 输出: [5,6,7,1,2,3,4] 解释: 向右旋转 1 步: [7,1,2,3,4,5,6] 向右旋转 2 步: [6,7,1,2,3,4,5] 向右旋转 3 步: [5,6,7,1,2,3,4]

示例2：

输入: [-1,-100,3,99] 和 k = 2 输出: [3,99,-1,-100] 解释: 向右旋转 1 步: [99,-1,-100,3] 向右旋转 2 步: [3,99,-1,-100]

补充说明：

1. 请尝试提出更多解决方案，至少包含三种不同的解题思路。 2. 必须使用空间复杂度为 O(1) 的原地算法完成操作。

二、解题方案

解法一

以倒数第 k 个元素为分界线，将数组 nums 分割为两部分后重新组合。由于 k 可能大于数组长度（当 k 与数组长度相等时，数组实际未发生移动），因此需对 k 和 nums 的长度进行取余处理，即计算 k % len(nums)，从而确定最终需要移动的实际位置。

具体代码如下：

if nums:
  k = k % len(nums)
  nums[:]=nums[-k:]+nums[:-k]

运行耗时：64ms，性能优于98%的用户

附：本机测试示例代码：

# -*- coding:utf-8 -*-
nums= [1,2,3,4,5,6,7]
k =3
if nums:
  k = k % len(nums)
  nums[:]=nums[-k:]+nums[:-k]
print(nums)

运行结果：

[5, 6, 7, 1, 2, 3, 4]

解法二

先将 nums 的最后一位元素移至第一位，随后删除原最后一位元素，重复此过程 k 次。通过 k = k % len(nums) 即 k = k % len(nums) 进行取余处理，优化移动次数。

具体代码如下：

if nums:
  k = k % len(nums)
  while k > 0:
    k -= 1
    nums.insert(0, nums[-1])
    nums.pop()

运行耗时：172ms，性能优于16%的用户

附：本机测试示例代码：

# -*- coding:utf-8 -*-
nums= [1,2,3,4,5,6,7]
k =3
if nums:
  k = k % len(nums)
  while k > 0:
    k -= 1
    nums.insert(0, nums[-1])
    nums.pop()
print(nums)

运行结果：

[5, 6, 7, 1, 2, 3, 4]

解法三

首先将 nums 复制为 old_nums，随后遍历原数组，将索引为 x 的元素移动 k 个位置后，其新索引为 x+k。该位置的值应为 old_nums[x]。为了避免索引越界，我们将目标索引处理为 (x+k)%len(nums) 即 (x+k)%len(nums)，通过取余操作减少重复计算。

具体代码如下：

if nums:
  old_nums = nums[:]
  l = len(nums)
  for x in range(l):
    nums[(x+k) % l] = old_nums[x]

运行耗时：64ms，性能优于98%的用户

附：本机测试示例代码：

# -*- coding:utf-8 -*-
nums= [1,2,3,4,5,6,7]
k =3
if nums:
  old_nums = nums[:]
  l = len(nums)
  for x in range(l):
    nums[(x+k) % l] = old_nums[x]
print(nums)

运行结果：

[5, 6, 7, 1, 2, 3, 4]

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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。