Programa C para ordenar una array de 0s, 1s y 2s

Dada una array A[] que consta de 0, 1 y 2. La tarea es escribir una función que ordene la array dada. Las funciones deben poner todos los 0 primero, luego todos los 1 y todos los 2 al final.
Ejemplos:

Input: {0, 1, 2, 0, 1, 2}
Output: {0, 0, 1, 1, 2, 2}

Input: {0, 1, 1, 0, 1, 2, 1, 2, 0, 0, 0, 1}
Output: {0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2}

En esta publicación ( Ordenar una array de 0, 1 y 2 (Conteo simple) ) se analiza una solución simple .
Método:

Enfoque: el problema es similar a nuestra publicación anterior Segregar 0 y 1 en una array , y ambos problemas son una variación del famoso problema de la bandera nacional holandesa .
El problema se planteó con tres colores, aquí ‘0’, ‘1’ y ‘2’. La array se divide en cuatro secciones: 

1. a[1..Lo-1] ceros (rojo)
2. a[Lo..Mid-1] unos (blanco)
3. a[Medio..Hola] desconocido
4. a[Hola+1..N] dos (azul)
5. Si el i-ésimo elemento es 0, cambie el elemento al rango bajo, reduciendo así el rango desconocido.
6. De manera similar, si el elemento es 1, manténgalo como está pero reduzca el rango desconocido.
7. Si el elemento es 2, cámbielo por un elemento de rango alto.

   Algoritmo: 

   1. Mantenga tres índices bajo = 1, medio = 1 y alto = N y hay cuatro rangos, 1 a bajo (el rango que contiene 0), bajo a medio (el rango que contiene 1), medio a alto (el rango que contiene elementos desconocidos) y alto a N (el rango que contiene 2).
   2. Atraviese la array de principio a fin y la mitad es menos que alta. (El contador de bucle es i)
   3. Si el elemento es 0, intercambie el elemento con el elemento en el índice bajo y actualice bajo = bajo + 1 y medio = medio + 1
   4. Si el elemento es 1, actualice mid = mid + 1
   5. Si el elemento es 2, intercambie el elemento con el elemento en el índice alto y actualice alto = alto – 1 y actualice i = i – 1. Como el elemento intercambiado no se procesa
   6. Imprima la array de salida.

      Dry Run: 
      en la mitad del proceso, se conocen algunos elementos rojos, blancos y azules y están en el lugar «correcto». La sección de elementos desconocidos, a[Mid..Hi], se reduce al examinar a[Mid]:

      

      Examinar un [Mid]. Hay tres posibilidades: 
      a[Mid] es (0) rojo, (1) blanco o (2) azul. 
      Caso (0) a[Mid] es rojo, intercambie a[Lo] y a[Mid]; Lo++; Medio++
       

      

      Caso (1) a[Mid] es blanco, Mid++

      

      Caso (2) a[Mid] es azul, intercambie a[Mid] y a[Hi]; Hola-

      

      Continúe hasta Mid>Hola.

      Implementación:

      C

      // C program to sort an array with  // 0, 1 and 2 in a single pass #include <stdio.h>    // Function to swap *a and *b  void swap(int* a, int* b);    // Sort the input array, the array is  // assumed to have values in {0, 1, 2} void sort012(int a[], int arr_size) {     int lo = 0;     int hi = arr_size - 1;     int mid = 0;        while (mid <= hi)      {         switch (a[mid])          {             case 0:             swap(&a[lo++], &a[mid++]);             break;             case 1:             mid++;             break;             case 2:             swap(&a[mid], &a[hi--]);             break;         }     } }    // UTILITY FUNCTIONS  void swap(int* a, int* b) {     int temp = *a;     *a = *b;     *b = temp; }    /* Utility function to print     array arr[] */ void printArray(int arr[],                   int arr_size) {     int i;     for (i = 0; i < arr_size; i++)         printf("%d ", arr[i]);     printf("n"); }    // Driver code int main() {     int arr[] = {0, 1, 1, 0, 1, 2,                   1, 2, 0, 0, 0, 1};     int arr_size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);     int i;        sort012(arr, arr_size);     printf("array after segregation ");     printArray(arr, arr_size);     getchar();     return 0; }

      Producción: 

      array after segregation
       0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2 

      Análisis de Complejidad: 

      • Complejidad temporal: O(n). 
        Solo se necesita un recorrido de la array.
      • Complejidad espacial: O(1). 
        No se requiere espacio adicional.

      Consulte el artículo completo sobre Ordenar una array de 0, 1 y 2 para obtener más detalles.