3种算法实现Python3数组的旋转

数组旋转可通过三种方法实现：1. 切片法代码简洁但需O(n)额外空间；2. 反转法原地操作，空间复杂度O(1)，推荐使用；3. 循环替换法亦为O(1)空间且时间最优，但实现较复杂。

数组旋转是常见的算法问题，特别是将数组向右或向左旋转k个位置。下面介绍3种不同的算法来实现Python3中数组的旋转（以向右旋转为例），每种方法各有特点，适用于不同场景。

1. 使用切片法（最简洁）

Python的切片功能非常强大，可以快速实现数组旋转。

思路： 将数组从倒数第k个位置分割成两部分，后半部分移到前面，前半部分放到后面。

示例代码：

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def rotate_by_slice(nums, k):
    n = len(nums)
    if n == 0:
        return nums
    k = k % n
    return nums[-k:] + nums[:-k]

如果要原地修改，可以使用：
nums[:] = nums[-k:] + nums[:-k]

优点： 代码简洁，易理解。
缺点： 额外空间复杂度O(n)。

2. 使用反转法（原地操作）

通过三次反转操作完成旋转，是经典的原地算法。

思路：
- 先反转整个数组
- 再反转前k个元素
- 最后反转后n-k个元素

例如，nums = [1,2,3,4,5], k = 2：
[1,2,3,4,5] → [5,4,3,2,1] → [4,5,3,2,1] → [4,5,1,2,3]

示例代码：

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def reverse(nums, start, end):
    while start < end:
        nums[start], nums[end] = nums[end], nums[start]
        start += 1
        end -= 1

def rotate_by_reverse(nums, k):
    n = len(nums)
    if n == 0:
        return
    k = k % n
    reverse(nums, 0, n - 1)
    reverse(nums, 0, k - 1)
    reverse(nums, k, n - 1)

优点： 原地操作，空间复杂度O(1)。
适用场景： 对内存敏感的应用。

3. 使用循环替换法（原地，逐个移动）

通过循环将每个元素放到其目标位置，用临时变量保存被覆盖的值。

思路： 从索引0开始，把元素放到 (i + k) % n 的位置，依次推进，直到回到起点。可能需要多个循环处理所有环。

示例代码：

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def rotate_by_cycle(nums, k):
    n = len(nums)
    if n == 0:
        return
    k = k % n
    count = 0  # 已移动元素个数
    start = 0
    while count < n:
        current = start
        prev = nums[start]
        while True:
            next_idx = (current + k) % n
            nums[next_idx], prev = prev, nums[next_idx]
            current = next_idx
            count += 1
            if start == current:
                break
        start += 1

优点： 原地操作，空间复杂度O(1)，时间复杂度O(n)。
缺点： 逻辑稍复杂，容易出错。

基本上就这些。三种方法各有用途：切片法适合快速实现，反转法最推荐，循环替换法理论最优但实现复杂。根据实际需求选择即可。

以上就是3种算法实现Python3数组的旋转的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！