算法技巧之双指针

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活动地址：CSDN21天学习挑战赛

专栏前言:

本专栏主要是算法训练，目的很简单。就是为了进厂
如果想一起“狂”或者交流，欢迎来私聊
还不快趁着这个机会来提升自己💪

👉双指针介绍

双指针也叫快慢指针：也就是通过一个快一个慢两个指针，不断地进行单向移动来解决问题，相当于通过在一个循环下完成两个循环的工作。

双指针很好的利用了数组有序这个特征。

它包含两种形式：

1. 两个指针分别指向不同的序列。
2. 两个指针指向同一个序列。

快慢指针的概念：

1. 快指针：寻找新数组的元素 ，新数组就是不含有目标元素的数组
2. 慢指针：指向更新新数组下标的位置

双指针法经常用在数组和链表的操作中
（这里总结部分来源于网络）

看一下双指针会怎么用

相同速度的指针：链表上两个指针，一个先出发，另一个后出发并以相同的速度跟随。

1. 移除元素：通过指针移动，一前一后移动。
2. 求链表的逆：通过临时指针让双指针同步前行
3. 求链表倒数第k个元素：先让其中一个指针向前走k步，接着两个指针以同样的速度一起向前进，直到前面的指针走到尽头了，则后面的指针即为倒数第k个元素

快慢指针：链表上两个指针从同一节点出发，其中一个指针前进速度比另一个指针快

1. 计算链表的中点：快慢指针从头节点出发，每轮迭代中，快指针向前移动两个节点，慢指针向前移动一个节点，最终当快指针到达终点的时候，慢指针刚好在中间的节点。
2. 判断链表是否有环：快慢指针从头节点出发，如果链表中存在环，两个指针最终会在环中相遇
3. 求链表中环的长度：只要相遇后一个不动，另一个前进直到相遇算一下走了多少步就。

移动方向

1. 同向：即两个指针向同一个方向移动，多用于判断子（连续）数组是否满足某个条件或根据要求判断出需要对数组从前向后遍历且需要两个指针记录，链表的双指针操作通常都是同向。
2. 不同方向：即两个指针向相反方向移动，多用于题目中明显需要对数组前后两部分进行操作的情况或对数组某个区间的最大值情况，当数组有序，且是与数组中不同元素的和、乘积等相关的判断，通常先考虑异向。

👉双指针题目解析

接下来就用几个例子来看看双指针到底为什么这么好！！！

例题1

27. 移除元素

题目描述

给你一个数组 nums 和一个值 val，你需要 原地 移除所有数值等于 val 的元素，并返回移除后数组的新长度。

不要使用额外的数组空间，你必须仅使用 O(1) 额外空间并 原地 修改输入数组。

元素的顺序可以改变。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

说明:

为什么返回数值是整数，但输出的答案是数组呢?

请注意，输入数组是以「引用」方式传递的，这意味着在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。

你可以想象内部操作如下:

// nums 是以“引用”方式传递的。也就是说，不对实参作任何拷贝
int len = removeElement(nums, val);

// 在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。
// 根据你的函数返回的长度, 它会打印出数组中 该长度范围内 的所有元素。
for (int i = 0; i < len; i++) {
    print(nums[i]);
}
 

示例

示例 1：

输入：nums = [3,2,2,3], val = 3
输出：2, nums = [2,2]
解释：函数应该返回新的长度 2, 并且 nums 中的前两个元素均为 2。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。例如，函数返回的新长度为 2 ，而 nums = [2,2,3,3] 或 nums = [2,2,0,0]，也会被视作正确答案。

示例 2：

输入：nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2
输出：5, nums = [0,1,4,0,3]
解释：函数应该返回新的长度 5, 并且 nums 中的前五个元素为 0, 1, 3, 0, 4。注意这五个元素可为任意顺序。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

提示

0 <= nums.length <= 100
0 <= nums[i] <= 50
0 <= val <= 100

解题

这个就是利用了双指针

class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int left= 0;  //左指针指向下一个要赋值的位置
        for(int right = 0; right  < nums.length; ++i){ //右指针指向要处理的位置
            if(nums[right ] != val){ //如果两者不等
                nums[left] = nums[right]; //那么就需要将右指针的值赋值到左指针。
                left++; //左指针右移
            }
            //右指针在处理后也会右移。
        }
        return left;
    }
}

时间复杂度：O(n)，其中 n 为序列的长度。我们只需要遍历该序列至多两次。

空间复杂度：O(1)。我们只需要常数的空间保存若干变量。

例题2

之前看了双指针在数组中如何运用，那么接下来看看在链表中又可以发挥它神奇的作用呢？

206. 反转链表

题目描述

给你单链表的头节点 head ，请你反转链表，并返回反转后的链表。

示例

示例 1：

输入：head = [1,2,3,4,5]
输出：[5,4,3,2,1]

示例 2：

输入：head = [1,2]
输出：[2,1]

提示

• 链表中节点的数目范围是 [0, 5000]
• -5000 <= Node.val <= 5000

解题

图片来源网络：

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode() {}
 *     ListNode(int val) { this.val = val; }
 *     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode reverseList(ListNode head) {
        ListNode pre = null;
        ListNode after = head;
        ListNode temp = null;
        while(after != null){
            temp = after.next;
            after.next = pre;
            pre = after;
            after = temp;
        }
        return pre;
    }
}

👉课后习题

如果你觉得掌握了，那么赶快来实践一下吧

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