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算法中的双指针思想及常见应用
阅读量:3947 次
发布时间:2019-05-24

本文共 4420 字,大约阅读时间需要 14 分钟。

算法中的双指针思想及常见应用

最近在刷leetcode,碰到了许多双指针类的题目,题目是根据githubCyC大佬,在这里总结下:所谓双指针,指的是在遍历对象的过程中,不是普通的使用单个指针进行访问,而是使用两个相同方向或者相反方向的指针进行扫描,从而达到相应的目的。换言之,双指针法充分使用了数组有序这一特征,从而在某些情况下能够简化一些运算。

(注:这里的指针,并非专指c中指针的概念,而是指索引,游标或指针,可迭代对象等)

题目:定给一个已按照升序个结果排列 的有序数组,找到两个数使得它们相加之和等于目标数。

函数应该返回这两个下标值 index1和index2,其中index1必须小于index2

说明:

  • 返回的下标值(index1和index2)不是从零开始的。
  • 你可以假设每个输入只对应唯一的答案,而且你不可以重复使用相同的元素。

示例:

输入:数字= [ 2,7,11,15 ],目标= 9 输出: [1,2] 解释: 2与7之和等于目标数9.因此index1 = 1,index2 = 2。

解决方法

使用双指针,一个指针指向值较小的元素,一个指针指向值较大的元素。指向较小元素的指针从头向尾遍历,指向较大元素的指针从尾向头遍历。

  • 如果两个指针指向元素的和sum == target,那么得到要求的结果;

  • 如果sum> target,移动较大的元素,使sum变小一些;

  • 如果sum <target,移动较小的元素,使sum变大一些。

    public int[] twoSum(int[] numbers, int target) {
    int i = 0, j = numbers.length - 1; while (i < j) {
    int sum = numbers[i] + numbers[j]; if (sum == target) {
    return new int[]{
    i + 1, j + 1}; } else if (sum < target) {
    i++; } else {
    j--; } } return null;}

    问题:给定一个链表,判断链表中是否有环。

    为了表示给定链表中的环,我们使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。 如果 pos-1,则在该链表中没有环。

    示例 1:

    输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1输出:true解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。

    示例 2:

    输入:head = [1,2], pos = 0输出:true解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。

    示例 3:

    输入:head = [1], pos = -1输出:false解释:链表中没有环。

**解决:**使用双指针,一个指针每次移动一个节点,一个指针每次移动两个节点,如果存在环,那么这两个指针一定会相遇,好比于操场,如果一个用走,一个用跑,两个肯定相遇。

public boolean hasCycle(ListNode head) {
if (head == null) {
return false; } ListNode l1 = head, l2 = head.next; while (l1 != null && l2 != null && l2.next != null) {
if (l1 == l2) {
return true; } l1 = l1.next; l2 = l2.next.next; } return false;}

**问题:**编写一个函数,以字符串作为输入,反转该字符串中的元音字母。

示例 1:

输入: "hello"输出: "holle"

示例 2:

输入: "leetcode"输出: "leotcede"

**解决:**使用双指针指向待反转的两个元音字符,一个指针从头向尾遍历,一个指针从尾到头遍历。

private final static HashSet
vowels = new HashSet<>(Arrays.asList('a', 'e', 'i', 'o', 'u', 'A', 'E', 'I', 'O', 'U'));public String reverseVowels(String s) {
int i = 0, j = s.length() - 1; char[] result = new char[s.length()]; while (i <= j) {
char ci = s.charAt(i); char cj = s.charAt(j); if (!vowels.contains(ci)) {
result[i++] = ci; } else if (!vowels.contains(cj)) {
result[j--] = cj; } else {
result[i++] = cj; result[j--] = ci; } } return new String(result);}

**问题:**给定一个非空字符串 s最多删除一个字符。判断是否能成为回文字符串。

示例 1:

输入: "aba"输出: True

示例 2:

输入: "abca"输出: True解释: 你可以删除c字符。

注意:

  1. 字符串只包含从 a-z 的小写字母。字符串的最大长度是50000。

    **解决:**先写一个是否是回文的函数,然后再使用双指针,只要是回文数,头尾指针在遍历时肯定一样,如果不一样,可以去掉一个,增加i或减小j;

    public boolean validPalindrome(String s) {
    int i = -1, j = s.length(); while (++i < --j) {
    if (s.charAt(i) != s.charAt(j)) {
    return isPalindrome(s, i, j - 1) || isPalindrome(s, i + 1, j); } } return true;}private boolean isPalindrome(String s, int i, int j) {
    while (i < j) {
    if (s.charAt(i++) != s.charAt(j--)) {
    return false; } } return true;}

    问题:给定两个有序整数数组 nums1nums2,将 nums2 合并到 nums1 中*,*使得 num1 成为一个有序数组。

    说明:

    • 初始化 nums1nums2 的元素数量分别为 mn
    • 你可以假设 nums1 有足够的空间(空间大小大于或等于 m + n)来保存 nums2 中的元素。

    示例:

    输入:nums1 = [1,2,3,0,0,0], m = 3nums2 = [2,5,6],       n = 3输出: [1,2,2,3,5,6]

**解决:**使用双指针,需要从尾开始遍历,否则在nums1上归并得到的值会覆盖还未进行归并比较的值。

public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
int index1 = m - 1, index2 = n - 1; int indexMerge = m + n - 1; while (index1 >= 0 || index2 >= 0) {
if (index1 < 0) {
nums1[indexMerge--] = nums2[index2--]; } else if (index2 < 0) {
nums1[indexMerge--] = nums1[index1--]; } else if (nums1[index1] > nums2[index2]) {
nums1[indexMerge--] = nums1[index1--]; } else {
nums1[indexMerge--] = nums2[index2--]; } }}

问题:给定一个非负整数 c ,你要判断是否存在两个整数 ab,使得 a2 + b2 = c。

示例1:

输入: 5输出: True解释: 1 * 1 + 2 * 2 = 5

示例2:

输入: 3输出: False

**解决:**一个从头遍历,一个从目标数字的开方往回遍历,如果目标数字大于实际数字,则i++;如果目标数字小于实际数字,则j–;如果目标数字等于实际数字,则找到了;

public boolean judgeSquareSum(int c) {
int i = 0, j = (int) Math.sqrt(c); while (i <= j) {
int powSum = i * i + j * j; if (powSum == c) {
return true; } else if (powSum > c) {
j--; } else {
i++; } } return false;}

转载地址:http://kerwi.baihongyu.com/

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