为何仅用if实现荷兰国旗算法失效，改用else if则正常？

在LeetCode解决颜色排序问题时，使用荷兰国旗算法会遇到一个奇怪的现象：用else if的代码可以正常运行，换成独立if后就失效。以下是具体代码和原因分析：

可正常运行的代码（使用else if） #

vector<int> nums = {2,0,2,1,1,0};
int low = 0,mid = 0,high = nums.size() - 1;

while(mid<=high){
    if(nums[mid]==0){
        swap(nums[mid],nums[low]);
        mid++;
        low++;
    }
    else if(nums[mid]==1){
        mid++;
    }
    else if(nums[mid]==2){
        swap(nums[mid],nums[high]);
        high--;
    }
}

无法正常运行的代码（使用独立if） #

vector<int> nums = {2,0,2,1,1,0};
int low = 0,mid = 0,high = nums.size() - 1;

while(mid<=high){
    if(nums[mid]==0){
        swap(nums[mid],nums[low]);
        mid++;
        low++;
    }
    if(nums[mid]==1){
        mid++;
    }
    if(nums[mid]==2){
        swap(nums[mid],nums[high]);
        high--;
    }
}

为什么独立if会失效？ #

荷兰国旗算法的核心逻辑是每一轮循环只处理一次nums[mid]的当前值，else if的结构刚好契合这个要求：每轮循环只会进入其中一个分支，处理完当前mid位置的元素后就结束本轮判断，不会重复修改mid或数组状态。

换成独立if后，问题出在同一轮循环中可能连续触发多个分支，直接破坏了算法的状态一致性：

• 比如某次循环中nums[mid]是0，进入第一个分支交换后，mid和low都加1。此时如果新的nums[mid]是1，会立刻进入第二个分支让mid再加1；如果新的nums[mid]是2，还会进入第三个分支交换并让high减1。
• 这种连续操作会跳过对某些元素的正确判断，甚至导致mid超过high后仍继续执行，或者把已经归位的元素重新打乱。

拿初始数组{2,0,2,1,1,0}举例：第一次循环时nums[mid]=2，进入第三个分支交换后high减到4，此时nums[mid]变成了0（交换了原数组最后一位的0）。如果是else if结构，本轮循环直接结束；但用独立if的话，接下来会继续检查第一个if(nums[mid]==0)，触发交换操作，导致mid和low错误递增，后续逻辑彻底混乱。

总结来说，else if保证了每轮只处理一次mid位置的元素，而独立if会让同一轮循环中mid的状态被多次修改，完全违背了荷兰国旗算法的分步处理逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Afrazur Rahman Tial