Arrange an Array in Alternate Positive Negative Elements Using Java

对数组中的事物进行排序，就是对数组中的对象进行排列，这是计算机科学中一种基本的问题类型，广泛应用于模式匹配技术、模拟或数据图形和可视化等领域。

其中一项任务是按照一种方式排列数值数组中的元素，使得从正数到负数的转换变得不可能。这种重排必须在尽可能少地打乱元素的相对顺序的情况下，提供最大的灵活性。

问题陈述

假设你有一个 数组，你应该以一种使正数和负数相邻的方式来重组 整数。当正数或负数的数量多于另一种时，剩余的值将位于数组的末尾。

示例

方法 1：原地重排 - 暴力破解

遍历数组，并检查每个元素是否违反了交替规则。

如果一个元素放置错误（在需要负数的位置是正数，或者在需要正数的位置是负数），则寻找一个正确的元素，然后交换元素以将其移入正确的位置。

步骤：

1. 遍历数组。
2. 如果一个元素放置错误，则在其周围寻找下一个具有相反符号的元素。
3. 进行交换操作，将必要的数字移到其应有的位置，以获得所需的带符号数字。

方法 2：两次遍历（额外空间）

增加额外空间，将正数和负数存储在不同的存储区中。

将两个列表交替合并到结果数组中的第一种方法称为合并操作。

步骤：

1. 遍历数组，并将正数和负数分别存储在各自的列表中。
2. 依次将列表合并到结果列表中。如果其中一个列表的元素数量是奇数，则将该列表的最后一个元素添加到结果数组中。

方法 3：最优方法（使用双指针进行原地重排）

使用双指针方法对给定数组进行原地排序，而不使用任何额外的空间。

一个指针（接收指针）用于定位错位的元素，另一个指针用于寻找下一个具有正确符号以进行交换的元素。

步骤：

1. 保留两个移动索引 - 一个用于搜索错位数字，另一个用于搜索要交换的数字。
2. 如果一个子数组被认为放置错误，则对其进行旋转，以便下一个具有正确符号的元素放置在正确的位置。

文件名：OptimalAlternateRearrange.java

输出

 
Original Array:
1 2 -3 -4 -5 6 
Rearranged Array:
-3 1 -4 2 -5 6    

复杂度分析

时间复杂度： 对于最优方法，时间复杂度为 O(n)，因为每个元素都得到高效遍历和旋转。

空间复杂度： 对于最优解决方案，空间复杂度为 O(1)，因为没有使用额外的空间。

结论

通过暴力破解、使用额外空间或最优方法，可以实现将数组排序，使得从第一个元素开始的每个元素都与下一个元素符号交替。

最佳结果利用了双指针技术和子数组旋转，实现了线性的时间复杂度，且没有额外的空间复杂度。无论输入数组的大小如何，它都会进行检查，以确保高效执行。