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【双指针算法】

C/C++/C# 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

【双指针算法】

1.相向双指针* 1.1Reverse型 1.1.1 125. 验证回文串

C++ isalpha、isalnum、islower、isupper用法
isalnum()用来判断一个字符是否为数字或者字母,判断一个字符是否属于a~z || A ~ Z||0 ~ 9。

class Solution {
public:
    bool isPalindrome(string s) {
        int left_index = 0;
        int right_index = s.size() - 1;
        while(left_index < right_index)
        {
            //当left_index < right_index 且 s[left_index]不是数字或字母,往右进一
            while(left_index < right_index && !isalnum(s[left_index]))
                ++left_index;
            //当left_index < right_index 且 s[right_index]不是数字或字母,往左进一
            while(left_index < right_index && !isalnum(s[right_index]))
                --right_index;
            if(left_index < right_index)
                if(tolower(s[left_index]) != tolower(s[right_index]))
                    return false;
                ++left_index;
                --right_index;
        }
        return true;
    }
};
1.1.2 891 · 有效回文 II
class Solution {
public:
    
    bool validPalindrome(string &s) {
        int left_index = 0;
        int right_index = s.size() - 1;
        while(left_index < right_index)
        {
            if(s[left_index] != s[right_index])
                //两种情况有一种是true即可
                return isValid(s, left_index, right_index - 1) ||
                        isValid(s, left_index + 1, right_index);
            ++left_index;
            --right_index;
        }
        return true;
    }
private:
    bool isValid(string s, int left_index, int right_index)
    {
        while(left_index < right_index)
        {
            if(s[left_index] != s[right_index])
                return false;
            ++left_index;
            --right_index;
        }
        return true;
    }
};
1.2TwoSum型 1.2.1 1. 两数之和

暴力枚举

class Solution {
public:
    vector twoSum(vector& nums, int target) {
        for(int i = 0; i < nums.size(); ++i)
        {
            for(int j = i + 1; j < nums.size(); ++j)
            {
                if(nums[i] + nums[j] == target)
                    return {i, j};
            }
        }
        return {};
    }
};

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(N^2),其中 N是数组中的元素数量。最坏情况下数组中任意两个数都要被匹配一次。
  • 空间复杂度:O(1)。

哈希表
创建一个哈希表,对于每一个 x,我们首先查询哈希表中是否存在 target - x,然后将 x 插入到哈希表中,即可保证不会让 x 和自己匹配

class Solution {
public:
    vector twoSum(vector& nums, int target) {
        unordered_map hash_map;
        for(int i = 0; i < nums.size(); ++i)
        {
            auto it = hash_map.find(target - nums[i]);
            if(it != hash_map.end())
                return {it->second, i};
            hash_map[nums[i]] = i;
        }
        return {};
    }
};

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(N),其中 N 是数组中的元素数量。对于每一个元素 x,我们可以 O(1)地寻找 target - x。
  • 空间复杂度:O(N),其中 NN 是数组中的元素数量。主要为哈希表的开销。
1.3Partition(分割)型 2.同向双指针* 2.1 610 · 两数和 - 差等于目标值


使用二分法优化到 O(nlogn)

class Solution {
public:
    
    vector twoSum7(vector &nums, int target) {
        if(nums.size() < 2)
            return {-1, -1};
        target = abs(target);//将数据转成绝对值
        for(int i = 0; i < nums.size(); i++)
        {
            int j = binarySearch(nums, i + 1, nums.size() - 1, target + nums[i]);
            if(j != -1)
                return {nums[i], nums[j]};
        }
        return {-1, -1};
    }
private:
    int binarySearch(vector& nums, int left_index, int right_index, int target)
    {
        while(left_index <= right_index)
        {
            int middle_index = left_index + ((right_index - left_index) >> 1);
            if(nums[middle_index] == target)
                return middle_index;
            else if(nums[middle_index] < target)
                left_index = middle_index + 1;
            else if(nums[middle_index] > target)
                right_index = middle_index - 1;
        }
        return -1;
    }
};


同向双指针

class Solution {
public:
    
    vector twoSum7(vector &nums, int target) {
        if(nums.size() < 2)
            return {-1, -1};
        target = abs(target);
        int j = 1;
        for(int i = 0; i < nums.size(); i++)
        {
            j = max(j, i + 1);
            while(j < nums.size() && nums[j] - nums[i] < target)
                j++;
            if(j >= nums.size())
                break;
            if(nums[j] - nums[i] == target)
                return {nums[i], nums[j]};
        }
        return {-1, -1};
    }
};


2.2 1870 · 全零子串的数量
class Solution {
public:
    
    int stringCount(string &str) {
        if("" == str)
            return 0;
        int j = 1, result = 0;
        for(int i = 0; i < str.length(); i++)
        {
            if(str[i] != '0')
                continue;
            j = max(j, i + 1);
            while(j < str.length() && str[j] == '0')
                j++;
            result += j - i;
        }
        return result;
    }
};
2.3 数组去重

27. 移除元素

class Solution {
public:
    int removeElement(vector& nums, int val) {
        int left_index = 0;//左指针从0开始,指向下一个将要赋值的位置
        //右指针从0开始,指向当前要处理的元素
        for(int right_index = 0; right_index < nums.size(); right_index++)
        {
            //右指针指向的元素不等于val,是输出数组的元素            
            if(val != nums[right_index])
            {
                //将右指针指向的元素复制到左指针位置,然后将左右指针同时右移
                nums[left_index++] = nums[right_index];
            }
            //右指针指向的元素等于val,不在输出数组里,左指针不动,右指针右移一位
        }    
        //left_index就是输出数组的长度
        return left_index;
    }
};

双指针优化(相向双指针)

class Solution {
public:
    int removeElement(vector& nums, int val) {
        int left_index = 0;
        int right_index = nums.size();
        while(left_index < right_index)
        {
            //左指针等于val,将右指针元素复制到左指针的位置,右指针左移一位
            if(nums[left_index] == val)
            {
                nums[left_index] = nums[right_index - 1];
                right_index--;
            }
            else//左指针不等于val,左指针右移一位,右指针不动
                left_index++;
        }
        return left_index;
    }
};

26. 删除有序数组中的重复项

class Solution {
public:
    int removeDuplicates(vector& nums) {
        if(0 == nums.size())
            return 0;
        //删除重复元素后也至少剩下一个元素
        int left_index = 1, right_index = 1;
        while(right_index < nums.size())
        {
            //说明nums[right_index]和之前的元素都不同
            if(nums[right_index] != nums[right_index - 1])
                nums[left_index++] = nums[right_index];
            ++right_index;
        }
        //从nums[0]到nums[leftIndex - 1]的每个元素都不相同
        return left_index;
    }
};

80. 删除有序数组中的重复项 II

class Solution {
public:
    int removeDuplicates(vector& nums) {
        if(nums.size() <= 2)
            return nums.size();
        //数组的前两个数必然会被保留
        int left_index = 2, right_index = 2;
        while(right_index < nums.size())
        {
            //检查上上个应该被保留的元素nums[left_index - 2]是否和当前待检查元素nums[right_index]相同
            if(nums[left_index - 2] != nums[right_index])
            {
                nums[left_index++] = nums[right_index];
            }
            ++right_index;
        }
        //从nums[0]到nums[left_index - 1]的每个元素都不相同
        return left_index;
    }
};

通用扩展

class Solution {
public:
    int removeDuplicates(vector& nums) {
        return generalRemoveFunction(nums, 2);
    }
private:
    //最多保留k位相同的数字
    int generalRemoveFunction(vector& nums, int k)
    {
        //慢指针从0开始
        int left_index = 0;
        //快指针遍历整个数组
        for(int right_index = 0; right_index < nums.size(); right_index++)
        {
            //检查被保留的元素nums[left_index - k]是否和当前待检查的元素nums[right_index]相同
            if(left_index < k || nums[left_index - k] != nums[right_index])
                nums[left_index++] = nums[right_index];
        }
        //从nums[0]到nums[left_index - k]的每个元素都不相同
        return left_index;
    }
};

3.背向双指针

参考资料
1.一起学计算机
2.九章算法
3.代码随想录

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