Array Rotation in Java

2025年3月29日 | 阅读 6 分钟

在本节中，我们将学习什么是数组旋转以及如何通过 Java 程序旋转数组。

Java 数组旋转

数组旋转简单来说就是将数组的元素移动到指定的位置。我们可以向两个方向旋转数组，即顺时针和逆时针。我们可以对数组执行任意次数的旋转。

旋转类型

左旋
右旋

左旋

在左旋中，数组元素会向左移动指定的位数。它以顺时针方向旋转数组。在旋转中，索引最小的元素会移动到索引最大的位置。

示例

假设，[1, 2, 3, 4, 5] 是一个数组，我们需要对数组执行2 次左旋，则数组将变为

给定数组 = [1, 2, 3, 4, 5]

第一次左旋后的数组 = [2, 3, 4, 5, 1]

第二次左旋后的数组 = [3, 4, 5, 1, 2]

ArrayLeftRotation.java

public class ArrayLeftRotation
{
//function that rotates (left) the array of size n by d
public static void rotateLeft(int array[], int d, int n) 
{ 
for (int i = 0; i < d; i++) 
//calling function without passing the number of rotations
rotateArrayByOne(array, n); 
} 
public static void rotateArrayByOne(int array[], int n) 
{ 
int i, temp; 
//temporary array to store the newly created array
temp = array[0]; 
for (i = 0; i < n - 1; i++) 
//shifts array element to the left by 1
array[i] = array[i + 1];
array[i] = temp; 
} 
public static void main(String args[]) 
{ 
//array to rotate
int array[] = { 11, 22, 33, 44, 55, 66, 77 }; 
//number of rotations to be performed
//we can change the number of rotations accordingly
int r = 1;
//determines the length of array
int n = array.length;
System.out.println("Array before rotation: "); 
for(int i = 0 ; i < n ; i++)
{
//prints array before rotation
System.out.print(array[i]+ " "); 
}
System.out.println();
rotateLeft(array, r, n); 
System.out.println("\nArray after left rotation: "); 
for(int i = 0 ; i < n ; i++)
{
//prints array after performing rotation    
System.out.print(array[i] + " ");
} 
} 
}

输出

右旋

在右旋中，数组元素会向右移动指定的位数。它以逆时针方向旋转数组。

示例

假设 [4, 7, 9, 0, 1] 是一个数组，我们需要对数组执行2 次左旋，则数组将变为

给定数组 = [4, 7, 9, 0, 1]

第一次左旋后的数组 = [1, 4, 7, 9, 0]

第二次左旋后的数组 = [0, 1, 4, 7, 9]

ArrayRightRotation.java

public class ArrayRightRotation
{
//function that rotates (right) the array of size n by d
public static void rotateRight(int array[], int d, int n) 
{ 
for (int i = 0; i < d; i++) 
//calling function without passing the number of rotations
rotateArrayByOne(array, n);    
}  
public static void rotateArrayByOne(int array[], int n) 
{ 
int i, temp; 
//temporary array to store the newly created array
temp = array[n - 1]; 
for (i = n-1; i > 0; i--) 
//shifts array element to the left by 1
array[i] = array[i - 1];     
array[0] = temp; 
} 
public static void main(String args[]) 
{ 
//array to rotate
int array[] = { 12, -9, 45, 23, -99, 67, 98, 90, 11, 45}; 
//number of rotations to be performed
//we can change the number of rotations accordingly
int r = 3;
//determines the length of array
int n = array.length;
System.out.println("Array before rotation: "); 
for(int i = 0 ; i < n ; i++)
{
//prints array before rotation
System.out.print(array[i]+ " "); 
}
System.out.println();
rotateRight(array, r, n); 
System.out.println("\nArray after right rotation: "); 
for(int i = 0 ; i < n ; i++)
{
//prints array after performing rotation    
System.out.print(array[i] + " ");
} 
} 
}

输出

如何旋转数组？

有以下四种旋转数组的方法

使用临时数组
逐个旋转元素
使用杂耍算法
通过反转数组

使用临时数组

输入数组[] = [11, 22, 33, 44, 55]，旋转次数 (r) = 2，元素数量 (n) = 5

1. 将前 r 个元素存储在临时数组中。

2. 将其余数组向左移动。

3. 之后，将临时数组[]的元素追加到数组[]。

逐个旋转元素

rotateLeft(array[], r, n)
start
  	For i = 0 to i < r
    	Rotate left all the elements of array[] by 1
end

使用杂耍算法

杂耍算法是第二种方法（逐个旋转元素）的进阶版本。该算法将整个数组划分为不同的集合。我们可以通过查找 r 和 n 的 GCD 来找到集合的数量。在获得集合后，在集合内移动元素。让我们通过一个例子来理解该算法。

假设，a[] 是一个包含 12 (n) 个元素的数组（1, 2, 3,……, 12），我们需要执行 3 (d) 次旋转，则根据算法

n 和 d 的 GCD = 3

元素首先在第一个集合中移动。移动后，我们得到以下数组

{4, 2, 3, 7, 5, 6, 10, 8, 9, 1, 11, 12}

第二个集合中的元素移动。

{4, 5, 3, 7, 8, 6, 10, 11, 9, 1, 2, 12}

最后，第三个集合中的元素移动。

{4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 1, 2, 3}

让我们用 Java 程序来实现上述方法。

JugglingAlgo.java

public class ArrayRotateLeft 
{
//function that rotates (left) the array of size n by d
void rotateLeft(int array[], int d, int n) 
{ 
//execuute if d >= n
d = d % n; 
int i, j, k, temp; 
//calling gcd() function to determine the GCD of n and d
int gcd = gcd(d, n); 
for (i = 0; i < gcd; i++) 
{ 
//moves the i-th values of the blocks
temp = array[i]; 
j = i; 
while (true) 
{ 
k = j + d; 
if (k >= n) 
k = k - n; 
if (k == i) 
break; 
array[j] = array[k]; 
j = k; 
} 
array[j] = temp; 
} 
} 
//function to print array
void printArray(int array[], int size) 
{ 
for (int i = 0; i < size; i++) 
System.out.print(array[i] + " "); 
} 
//function to determine the GCD of a nd b
int gcd(int a, int b) 
{ 
if (b == 0) 
return a; 
else
return gcd(b, a % b); 
} 
public static void main(String args[]) 
{ 
ArrayRotateLeft  arf = new ArrayRotateLeft(); 
//array to rotate
int array[] = {19, 25, 22, 67, -90, 77, -11, -20, 76}; 
System.out.println("Array before rotation: "); 
arf.printArray(array, 9);
System.out.println("\n"); 
arf.rotateLeft(array, 2, 9); 
System.out.println("Array after left rotation: "); 
arf.printArray(array, 9); 
} 
} 

输出

通过反转数组

思路是反转输入数组的最后 k 个元素，然后反转剩余的 n-k 个元素。使用这种机制，通过反转整个数组，我们可以得到右旋后的数组。

RotateReverse.java

import java.util.Arrays;
public class RotateArrayRight
{
//function to swap array elements
public static void swapElement(int[] array, int i, int j)
{
int temp = array[i];
array[i] = array[j];
array[j] = temp;
}
//function to reverse a given subarray
public static void reverseArray(int[] array, int low, int high)
{
for (int i = low, j = high; i < j; i++, j--) 
{
swapElement(array, i, j);
}
}
//function to rotate array to the right by k positions
public static void rotateRight(int[] array, int k, int n)
{
//reverse the last k elements
reverseArray(array, n - k, n - 1);
//reverse the first n-k elements
reverseArray(array, 0, n - k - 1);
//reverse the complete array
reverseArray(array, 0, n - 1);
}
public static void main(String args[])
{
//array to rotate
int[] array = {111, 786, 908, 209, 567, 232, 665};
//k denotes the position to shift 
int k = 3;
System.out.println("Array before rotation: ");
System.out.println(Arrays.toString(array));
System.out.println();
System.out.println("Array after right rotation: ");
rotateRight(array, k, array.length);
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}

输出

下一主题Gst-emsigner-java-download

Array Rotation in Java

Java 数组旋转

旋转类型

左旋

右旋

如何旋转数组？

使用临时数组

逐个旋转元素

使用杂耍算法

通过反转数组

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Java 数组旋转

旋转类型

左旋

右旋

如何旋转数组？

使用临时数组

逐个旋转元素

使用杂耍算法

通过反转数组

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