Lintcode 颜色排序2

给定一个有n个对象（包括k种不同的颜色，并按照1到k进行编号）的数组，将对象进行分类使相同颜色的对象相邻，并按照1,2，…k的顺序进行排序。

注意事项

You are not suppose to use the library’s sort function for this problem.
k <= n

样例

给出colors=[3, 2, 2, 1, 4]，k=4, 你的代码应该在原地操作使得数组变成[1, 2, 2, 3, 4]

挑战

一个相当直接的解决方案是使用计数排序扫描2遍的算法。这样你会花费O(k)的额外空间。你否能在不使用额外空间的情况下完成？

标签

排序 两根指针

思路

首先想到的是数组排序，但使用快排时，系统运行超时，所以采取别的方式。
若使用额外的空间，使用一个大小为 k 的数组记录每个颜色出现的次数，然后重新写入 colors 即可。
但题目要求不使用额外的数组，所以可以直接使用 colors 统计颜色出现的频率。具体如下（参考http://blog.csdn.net/jiuzhang_ninechapter/article/details/45814073）：
由于颜色肯定是正数 1 到 k，所以我们可以用负数比如 colors [i] = -k，表示第 i 种颜色在原来的数组里面出现了 k 次。
首先f遍历一遍原来的数组，如果扫到 colors[i]，首先检查 colors[colors[i]] 是否为正数，如果是把 colors[colors[i]] 移动colors[i] 存放起来，然后把 colors[colors[i]] 记为-1(表示该位置是一个计数器，计1)。 如果 colors[colors[i]] 是负数，那么说明这一个地方曾经已经计数了，那么把 colors[colors[i]] 计数减一，并把color[i] 设置为0 （表示此处已经计算过），然后重复向下遍历下一个数，这样遍历原数组所有的元素过后，数组 colors[i] 里面实际上存储的每种颜色的计数，然后我们倒着再输出每种颜色就可以得到我们排序后的数组。

class Solution{
public:
    /**
     * @param colors: A list of integer
     * @param k: An integer
     * @return: nothing
     */    
    void sortColors2(vector<int> &colors, int k) {
        // write your code here
        int size = colors.size();
        if(size <= 0) {
            return;
        }

        int index = 0;
        while(index < size) {
            int temp = colors[index] - 1;
            if(colors[index] <= 0){  
                index++;  
            }
            else {
                if(colors[temp] <= 0) {
                    colors[temp]--;
                    colors[index] = 0;
                    index++;
                }
                else {
                    swap(colors[index], colors[temp]);
                    colors[temp] = -1;
                }
            }
        }

        int i = size - 1;  
        while(k > 0) {
            for(int j = 0; j>colors[k-1]; j--) {
                colors[i--] = k;
            }
            k--;
        }
    }
};