c++ - 从右侧移动到奇数位置，从左侧移动到偶数位置

Question

给定一个非空的项目数组。您必须将所有项目从右侧移动到奇数位置（从零开始），并从左侧移动到偶数位置，如下所示：

原始数据：0 2 4 6 8 10 12 14 1 3 5 7 9 11 13

结果：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

O(n) 时间复杂度存在什么就地算法？它的实现方式是什么？

逆问题到这里就解决了（这个算法本质上可以倒过来，但是看起来会很难看）。

Answer 1

这里只是算法本身。有关详细信息、解释和替代方法，请参阅逆问题的答案。

1. 将指向右侧元素池的指针初始化为 N/2。
2. ^{获取大小为 3 k} +1的最大子数组
3. 通过交换适当的子数组，连接数组开头的 (3 ^k +1)/2 个元素和右侧元素池中的(3 ^{k +1)/2 个元素。}更新池指针。
4. 将循环领导算法应用于该子数组的各个部分，从位置 1、3、9、... 3 ^k-1开始：将元素移动到子数组中的正确位置（子数组左侧的元素到偶数位置，从右到奇数位置），被替换的元素也应该移动到它的正确位置，等等，直到这个过程回到起始位置。
5. 使用步骤 2 .. 4 递归处理数组的其余部分。

这个问题比 OP 中提到的逆问题更简单，因为这里我们必须从较大的子数组开始重新排序子数组，顺序与循环领导算法相同（逆问题必须单独并以相反的顺序进行） ，从较小的开始以获得 O(N) 复杂度）。

Answer 2

我终于找到了正反问题的解决方案：

#include <iterator>
#include <algorithm>
#include <type_traits>
#include <limits>
#include <deque>
#include <utility>

#include <cassert>

template< typename Iterator >
struct perfect_shuffle_permutation
{

    static_assert(std::is_same< typename std::iterator_traits< Iterator >::iterator_category, std::random_access_iterator_tag >::value,
                  "!");

    using difference_type = typename std::iterator_traits< Iterator >::difference_type;
    using value_type = typename std::iterator_traits< Iterator >::value_type;

    perfect_shuffle_permutation()
    {
        for (difference_type power3_ = 1; power3_ < std::numeric_limits< difference_type >::max() / 3; power3_ *= 3) {
            powers3_.emplace_back(power3_ + 1);
        }
        powers3_.emplace_back(std::numeric_limits< difference_type >::max());
    }

    void
    forward(Iterator _begin, Iterator _end) const
    {
        return forward(_begin, std::distance(_begin, _end));
    }

    void
    backward(Iterator _begin, Iterator _end) const
    {
        return backward(_begin, std::distance(_begin, _end));
    }

    void
    forward(Iterator _begin, difference_type const _size) const
    {
        assert(0 < _size);
        assert(_size % 2 == 0);
        difference_type const left_size_ = *(std::upper_bound(powers3_.cbegin(), powers3_.cend(), _size) - 1);
        cycle_leader_forward(_begin, left_size_);
        difference_type const rest_ = _size - left_size_;
        if (rest_ != 0) {
            Iterator middle_ = _begin + left_size_;
            forward(middle_, rest_);
            std::rotate(_begin + left_size_ / 2, middle_, middle_ + rest_ / 2);
        }
    }

    void
    backward(Iterator _begin, difference_type const _size) const
    {
        assert(0 < _size);
        assert(_size % 2 == 0);
        difference_type const left_size_ = *(std::upper_bound(powers3_.cbegin(), powers3_.cend(), _size) - 1);
        std::rotate(_begin + left_size_ / 2, _begin + _size / 2, _begin + (_size + left_size_) / 2);
        cycle_leader_backward(_begin, left_size_);
        difference_type const rest_ = _size - left_size_;
        if (rest_ != 0) {
            Iterator middle_ = _begin + left_size_;
            backward(middle_, rest_);
        }
    }

private :

    void
    cycle_leader_forward(Iterator _begin, difference_type const _size) const
    {
        for (difference_type leader_ = 1; leader_ != _size - 1; leader_ *= 3) {
            permutation_forward permutation_(leader_, _size);
            Iterator current_ = _begin + leader_;
            value_type first_ = std::move(*current_);
            while (++permutation_) {
                assert(permutation_ < _size);
                Iterator next_ = _begin + permutation_;
                *current_ = std::move(*next_);
                current_ = next_;
            }
            *current_ = std::move(first_);
        }
    }

    void
    cycle_leader_backward(Iterator _begin, difference_type const _size) const
    {
        for (difference_type leader_ = 1; leader_ != _size - 1; leader_ *= 3) {
            permutation_backward permutation_(leader_, _size);
            Iterator current_ = _begin + leader_;
            value_type first_ = std::move(*current_);
            while (++permutation_) {
                assert(permutation_ < _size);
                Iterator next_ = _begin + permutation_;
                *current_ = std::move(*next_);
                current_ = next_;
            }
            *current_ = std::move(first_);
        }
    }

    struct permutation_forward
    {

        permutation_forward(difference_type const _leader, difference_type const _size)
            : leader_(_leader)
            , current_(_leader)
            , half_size_(_size / 2)
        { ; }

        bool
        operator ++ ()
        {
            if (current_ < half_size_) {
                current_ += current_;
            } else {
                current_ = 1 + (current_ - half_size_) * 2;
            }
            return (current_ != leader_);
        }

        operator difference_type () const
        {
            return current_;
        }

    private :

        difference_type const leader_;
        difference_type current_;
        difference_type const half_size_;

    };

    struct permutation_backward
    {

        permutation_backward(difference_type const _leader, difference_type const _size)
            : leader_(_leader)
            , current_(_leader)
            , half_size_(_size / 2)
        { ; }

        bool
        operator ++ ()
        {
            if ((current_ % 2) == 0) {
                current_ /= 2;
            } else {
                current_ = (current_ - 1) / 2 + half_size_;
            }
            return (current_ != leader_);
        }

        operator difference_type () const
        {
            return current_;
        }

    private :

        difference_type const leader_;
        difference_type current_;
        difference_type const half_size_;

    };

    std::deque< difference_type > powers3_;

};