荷兰国旗问题

荷兰国旗是由红白蓝3种颜色的条纹拼接而成，如下图所示：

假设这样的条纹有多条，且各种颜色的数量不一，并且随机组成了一个新的图形，新的图形可能如下图所示，但是绝非只有这一种情况：

需求是：把这些条纹按照颜色排好，红色的在上半部分，白色的在中间部分，蓝色的在下半部分，我们把这类问题称作荷兰国旗问题。

荷兰国旗问题抽象为如下描述：
给定一个数组arr，和一个数num，请把小于num的数放在数组的左边，等于num的数放在数组的中间，大于num的数放在数组的右边，要求额外空间复杂度为O(1)，时间复杂度为O(n)

Java代码实现如下

package problem;

public class DutchFlag {
    public static void swap(int[] arr,int i,int j)
    {
        int temp=arr[i];
        arr[i]=arr[j];
        arr[j]=temp;
    }
    public static void printArray(int[] arr)
    {
        for(int elem:arr)
        {
            System.out.print(elem+"\t");
        }
        System.out.println();
    }
    public static void partition(int[] arr,int num)
    {
        int left=-1;
        int right=arr.length;
        int i=0;
        while(i<right)
        {
            if(arr[i]<num)
            {
                left++;
                if(left!=i)
                {
                    swap(arr,left,i);
                }
                i++;
            }
            else if(arr[i]>num)
            {
                right--;
                swap(arr,i,right);
            }
            else
            {
                i++;
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr={1,4,5,2,9,8,5,6,7,5,6,2,5,3,1,7,9,8,6,3,4,5};
        printArray(arr);
        partition(arr,5);
        printArray(arr);
    }
}

执行结果如下：

1	4	5	2	9	8	5	6	7	5	6	2	5	3	1	7	9	8	6	3	4	5	
1	4	2	4	3	1	3	2	5	5	5	5	5	6	7	9	8	6	7	6	8	9