Python程序：左旋转数组元素

左旋转数组即将数组的第一个元素移动到数组的末尾，而其他元素顺次向前移动一位。如，我们有一个数组arr=[1,2,3,4,5]，将其左旋转一位后arr=[2,3,4,5,1]。在本文中，我们将使用Python实现左旋转数组元素的方法。

方法一：暴力法

我们可以从第一个元素开始遍历，每一次将数组的第一个元素赋值为下一个元素的值，最后将最后一个元素赋值给数组的第一个元素。这种方法的时间复杂度是O(n * k)，其中k是旋转次数，而空间复杂度是O(1)。

def rotate_array_one(arr, k):
    n = len(arr)
    for i in range(k):
        temp = arr[0]
        for j in range(1, n):
            arr[j-1] = arr[j]
        arr[n-1] = temp
    return arr

方法二：切片法

我们也可以使用Python中的切片操作将前k个元素直接移到数组的末尾。这种方法的时间复杂度是O(n)，而空间复杂度是O(n)。

def rotate_array_two(arr, k):
    n = len(arr)
    arr = arr[k:] + arr[:k]
    return arr

方法三：翻转法

我们也可以通过翻转数组的方式实现左旋转。我们先将数组的前k个元素翻转，再将数组的后n-k个元素翻转，最后再将整个数组翻转。这种方法的时间复杂度是O(n)，而空间复杂度是O(1)。

def rotate_array_three(arr, k):
    n = len(arr)
    k %= n
    reverse_array(arr, 0, k-1)
    reverse_array(arr, k, n-1)
    reverse_array(arr, 0, n-1)
    return arr

def reverse_array(arr, start, end):
    while start < end:
        arr[start], arr[end] = arr[end], arr[start]
        start += 1
        end -= 1

测试

我们使用如下代码来测试上面三种方法的正确性：

arr = [1, 2, 3, 4, 5]
print(rotate_array_one(arr.copy(), 2))    # [3, 4, 5, 1, 2]
print(rotate_array_two(arr.copy(), 2))    # [3, 4, 5, 1, 2]
print(rotate_array_three(arr.copy(), 2))  # [3, 4, 5, 1, 2]