C++实现一维向量旋转的算法的怎么编程的呢?下面内容由小编为大家介绍C++实现一维向量旋转算法，供大家参考!
在《编程珠玑》一书的第二章提到了n元一维向量旋转算法又称数组循环移位算法的五种思路，并且比较了它们在时间和空间性能上的区别和优劣。本文将就这一算法做较为深入的分析。具体如下所示：
一、问题描述
将一个n元一维向量向左旋转i个位置。例如，假设n=8，i=3，向量abcdefgh旋转为向量defghabc。简单的代码使用一个n元的中间向量在n步内可完成该工作。你能否仅使用几十个额外字节的内存空间，在正比于n的时间内完成向量的旋转?
二、解决方案
思路一：将向量x中的前i个元素复制到一个临时数组中，接着将余下的n-i个元素左移i个位置，然后再将前i个元素从临时数组中复制到x中余下的位置。
性能：这种方法使用了i个额外的位置，如果i很大则产生了过大的存储空间的消耗。
C++代码实现如下：
/*************************************************************************
> File Name: vector_rotate.cpp
> Author: SongLee
************************************************************************/
#include
#include
using namespace std;
int main
string s = "abcdefghijklmn";
cout << "The origin is: " << s << endl;
// 左移个数
int i;
cin >> i;
ifi > s.size
i = i%s.size;
// 将前i个元素临时保存
string tmps, 0, i;
// 将剩余的左移i个位置
forint j=i; j
s[j-i] = s[j];
s = s.substr0, s.size-i + tmp;
cout << "The result is: "<< s << endl;
return 0;
思路二：定义一个函数将x向左旋转一个位置其时间正比于n，然后调用该函数i次。
性能：这种方法虽然空间复杂度为O1，但产生了过多的运行时间消耗。
C++代码实现如下：
/*************************************************************************
> File Name: vector_rotate_1.cpp
> Author: SongLee
************************************************************************/
#include
#include
using namespace std;
void rotateOncestring &s
char tmp = s[0];
int i;
fori=1; i
s[i-1] = s[i];
s[i-1] = tmp;
int main
string s = "abcdefghijklmn";
cout << "The origin is: " << s << endl;
// 左移个数
int i;
cin >> i;
ifi > s.size
i = i%s.size;
// 调用函数i次
whilei--
rotateOnces;
cout << "The result is: "<< s << endl;
return 0;
思路三：移动x[0]到临时变量t中，然后移动x[i]到x[0]中，x[2i]到x[i]，依次类推，直到我们又回到x[0]的位置提取元素，此时改为从临时变量t中提取元素，然后结束该过程当下标大于n时对n取模或者减去n。如果该过程没有移动全部的元素，就从x[1]开始再次进行移动，总共移动i和n的最大公约数次。
性能：这种方法非常精巧，像书中所说的一样堪称巧妙的杂技表演。空间复杂度为O1，时间复杂度为线性时间，满足问题的性能要求，但还不是最佳。
C++代码实现如下：
/*************************************************************************
> File Name: vector_rotate_2.cpp
> Author: SongLee
************************************************************************/
#include
#include
using namespace std;
// 欧几里德辗转相除算法求最大公约数
int gcdint i, int j
while1
ifi > j
i = i%j;
ifi == 0
return j;
ifj > i
j = j%i;
ifj == 0
return i;
int main
string s = "abcdefghijklmn";
cout << "The origin is: "<< s << endl;
// 左移个数
int i;
cin >> i;
ifi > s.size
i = i%s.size;
// 移动
char tmp;
int times = gcds.size, i;
forint j=0; j
tmp = s[j];
int pre = j; // 记录上一次的位置
while1
int t = pre+i;
ift >= s.size
t = t-s.size;
ift == j // 直到tmp原来的位置j为止
break;
s[pre] = s[t];
pre = t;
s[pre] = tmp;
cout << "The result is: "<< s << endl;
return 0;
思路四：旋转向量x实际上就是交换向量ab的两段，得到向量ba，这里a代表x的前i个元素。假设a比b短。将b分割成bl和br，使br的长度和a的长度一样。交换a和br，将ablbr转换成brbla。因为序列a已在它的最终位置了，所以我们可以集中精力交换b的两个部分了。由于这个新问题和原先的问题是一样的，所以我们以递归的方式进行解决。这种方法可以得到优雅的程序，但是需要巧妙的代码，并且要进行一些思考才能看出它的效率足够高。
//实现代码略
思路五：最佳将这个问题看做是把数组ab转换成ba，同时假定我们拥有一个函数可以将数组中特定部分的元素逆序。从ab开始，首先对a求逆，得到arb，然后对b求逆，得到arbr。最后整体求逆，得到arbrr，也就是ba。
?
1
2
3
reverse0, i-1 /*cbadefgh*/
reversei, n-1 /*cbahgfed*/
reverse0, n-1 /*defghabc*/
性能：求逆序的方法在时间和空间上都很高效，而且代码非常简短，很难出错。
C++代码实现如下：
/*************************************************************************
> File Name: vector_rotate.cpp
> Author: SongLee
************************************************************************/
#include
#include
using namespace std;
void reversestring &s, int begin, int end
whilebegin < end
char tmp = s[begin];
s[begin] = s[end];
s[end] = tmp;
++begin;
--end;
int main
string s = "abcdefghijklmn";
cout << "The origin is: "<< s << endl;
int i;
cin >> i;
ifi > s.size
i = i%s.size;
reverses, 0, i-1;
reverses, i, s.size-1;
reverses, 0, s.size-1;
cout << "The result is: "<< s << endl;
return 0;
三、扩展延伸
如何将向量abc旋转变成cba?
和前面的问题类似，此向量旋转对应着非相邻内存块的交换模型。解法很相似，即利用恒等式：cba = arbrcrr