如何判断一个数组是否为严格递减序列的顺时针旋转形式

老雪吖_4044

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2026-07-13

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如何判断一个数组是否为严格递减序列的顺时针旋转形式

本文介绍一种高效、鲁棒的方法,用于判断整数数组是否由某个严格递减序列经一次(或多次)顺时针旋转得到,重点解决边界误判问题(如 [43, 44, 11, 10, 9] 应返回 false)。

本文介绍一种高效、鲁棒的方法,用于判断整数数组是否由某个严格递减序列经一次(或多次)顺时针旋转得到,重点解决边界误判问题(如 `[43, 44, 11, 10, 9]` 应返回 `false`)。

要准确识别“严格递减且可旋转”的数组,关键在于理解其结构本质:一个严格递减序列(如 6 > 5 > 4 > 3 > 2 > 1)经顺时针旋转后,会形成至多一个“上升拐点”(即 arr[i] > arr[i-1]),且该拐点必须满足两个条件:

  1. 唯一性:整个数组中最多出现一次 arr[i] > arr[i-1];若出现两次及以上,说明原始序列不可能是严格递减的;
  2. 环状一致性:若存在拐点(设在索引 i),则末尾元素 arr[n-1] 必须 ≥ 拐点左侧所有元素中的最大值(即原递减序列的首元素),才能保证旋转闭环成立。

例如:

  • ✅ [10, 9, 44, 43, 11] → 拐点在 9→44(索引 1→2),arr[4]=11 ≥ arr[0]=10 → 合法;
  • ❌ [43, 44, 11, 10, 9] → 拐点在 43→44(索引 0→1),但 arr[4]=9

以下为优化后的 Java 实现,时间复杂度 O(n),空间复杂度 O(1),逻辑清晰且覆盖所有边界情况:

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public static boolean isSortedAndRotated(int[] arr) {
    int n = arr.length;
    if (n  arr[i - 1]) {
            if (firstPeak != Integer.MIN_VALUE) {
                return false; // 第二次上升 → 违反递减前提
            }
            firstPeak = arr[0]; // 拐点出现,记录原始首元素
        }
    }

    // 若无拐点:原数组本身严格递减 → 合法(0次旋转)
    // 若有拐点:需满足末尾 ≥ 原始首元素,以保证旋转闭环
    return firstPeak == Integer.MIN_VALUE || arr[n - 1] >= firstPeak;
}

使用示例:

System.out.println(isSortedAndRotated(new int[]{10, 9, 44, 43, 11})); // true
System.out.println(isSortedAndRotated(new int[]{43, 44, 11, 10, 9})); // false
System.out.println(isSortedAndRotated(new int[]{6, 5, 4, 3, 2, 1}));   // true(0次旋转)
System.out.println(isSortedAndRotated(new int[]{2, 1, 6, 5, 4, 3}));   // true(2次顺时针旋转)

注意事项:

  • 本方法假设“旋转”指整体循环位移,不改变元素相对顺序;
  • 严格要求“递减”(>,非 >=),故含重复元素的数组(如 [5,5,4,3,2])将被判定为 false;
  • 空数组或单元素数组默认视为合法;
  • 无需额外排序或查找最大值,避免了原代码中因索引错位导致的误判(如对 [43,44,...] 错误定位“最大值位置”)。

该方案从数学结构出发,用一次遍历完成验证,兼具正确性、简洁性与工程实用性。

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