算法双指针题解

Posted 是馄饨呀

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了算法双指针题解相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

双指针

算法解释:(直接照搬齐姐的了)

双指针主要用于遍历数组,两个指针指向不同的元素,从而协同完成任务。也可以延伸到多

个数组的多个指针。

若两个指针指向同一数组,遍历方向相同且不会相交,则也称为滑动窗口(两个指针包围的

区域即为当前的窗口),经常用于区间搜索。

若两个指针指向同一数组,但是遍历方向相反,则可以用来进行搜索,待搜索的数组往往是

排好序的。

对于 C++ 语言,指针还可以玩出很多新的花样。一些常见的关于指针的操作如下。

指针与常量

int x;
int * p1 = &x; // 指针可以被修改,值也可以被修改
const int * p2 = &x; // 指针可以被修改,值不可以被修改(const int)
int * const p3 = &x; // 指针不可以被修改(* const),值可以被修改
const int * const p4 = &x; // 指针不可以被修改,值也不可以被修改

只是介绍一下,这里的代码我还是用java来写

力扣167 两数之和 II - 输入有序数组

题目描述:

给定一个已按照 升序排列 的整数数组 numbers ,请你从数组中找出两个数满足相加之和等于目标数 target 。

函数应该以长度为 2 的整数数组的形式返回这两个数的下标值。numbers 的下标 从 1 开始计数 ,所以答案数组应当满足 1 <= answer[0] < answer[1] <= numbers.length 。

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 1:

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

示例 2:

输入:numbers = [2,3,4], target = 6
输出:[1,3]

示例 3:

输入:numbers = [-1,0], target = -1
输出:[1,2]

提示:

2 <= numbers.length <= 3 * 104
-1000 <= numbers[i] <= 1000
numbers 按 递增顺序 排列
-1000 <= target <= 1000
仅存在一个有效答案

1. 暴力破解法

解题思路:

定义双层for循环,来进行遍历,如果有两数相加等于target,那么就将其返回。

代码:

class Solution {
    public int[] twoSum(int[] numbers, int target) {
 for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
            for (int j = 0; j < numbers.length; j++) {
                //判断下标,是否重复,如果重复跳过
                if (i==j){
                    continue;
                }else {
                    if (numbers[i]+numbers[j]==target){
                        int [] arr=new int[2];
                        arr[0]=i+1;
                        arr[1]=j+1;
                        return arr;
                    }
                }
                
            }
        }
        return null;
    }
}

执行用时:332 ms, 在所有 Java 提交中击败了5.02%的用户

内存消耗:38.2 MB, 在所有 Java 提交中击败了98.43%的用户

但很明显发现,执行效率是真的慢

2. 双指针

解题思路:

我们在题干中发现,数组已经是排好序的,那么我们可以利用双指针来解决此问题。

初始时两个指针分别指向第一个元素位置和最后一个元素的位置。每次计算两个指针指向的两个元素之和,并和目标值比较。如果两个元素之和等于目标值,则发现了唯一解。如果两个元素之和小于目标值,则将左侧指针右移一位。如果两个元素之和大于目标值,则将右侧指针左移一位。移动指针之后,重复上述操作,直到找到答案。

代码:

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

        return null;
    }
}

执行用时:1 ms, 在所有 Java 提交中击败了93.80%的用户

内存消耗:38.4 MB, 在所有 Java 提交中击败了92.24%的用户

3. 二分查找(待写)

力扣 88 合并两个有序数组

题目描述:

给你两个有序整数数组 nums1 和 nums2,请你将 nums2 合并到 nums1 中,使 nums1 成为一个有序数组。

初始化 nums1 和 nums2 的元素数量分别为 m 和 n 。你可以假设 nums1 的空间大小等于 m + n,这样它就有足够的空间保存来自 nums2 的元素。

示例 1:

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

示例 2:

输入:nums1 = [1], m = 1, nums2 = [], n = 0
输出:[1]

提示:

nums1.length == m + n
nums2.length == n
0 <= m, n <= 200
1 <= m + n <= 200
-109 <= nums1[i], nums2[i] <= 109

1. 先插入,后排序

解题思路:

将数组 num1、num2的数据全都放入num1,然后进行排序

代码:

class Solution {
    public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
	 for (int i = 0; i <n ; i++) {
            nums1[m+i]=nums2[i];
     	   }
        Arrays.sort(nums1);
    }
}

执行用时: 1 ms

内存消耗: 38.1 MB

2. 双指针

解题思路:

因为两个数组已经排好序,定义两个数组num1 、num2的头指针,定义一个长度为 n+m arr 的数组,每次从两个数组指针指向的数字中取最小值放入arr 中。

gif1

代码:

class Solution {
    public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
 int[] arr = new int[m + n];
        //遍历短的那个,长的剩余的往后填
        int i = 0, j = 0, curr = 0;
        while (i < m || j < n) {
            if (i == m) {
                curr = nums2[j];
                j++;
            } else if (j == n) {
                curr = nums1[i];
                i++;
            } else if (nums1[i] < nums2[j]) {
                curr = nums1[i];
                i++;
            } else {
                curr = nums2[j];
                j++;
            }
            arr[i + j - 1] = curr;
        }
 

        //遍历nums1并赋值
        if (arr.length >= 0) {
            System.arraycopy(arr, 0, nums1, 0, arr.length);
        }
    }
}

执行用时: 0 ms

内存消耗: 38.6 MB

3. 逆向双指针(齐姐思路)

解题思路:

题解 2 我们发现是从前向后定义双指针,我们定义了两个指针 i 和 j ,但是我们会发现,如果我们采取从后向前遍历(数组已经排好序),那么减少了变量的定义,而且 num1 的后半部分是空的,可以直接覆盖而不会影响结果。

那么每次遍历,num1 、 num2 的指针为 m-- 和 n–,我们将较大的那个数字复制到 num1 的后边,所以我们还需定义一个额外的指针来确定 num1 中将要插入的元素位置,使得每次复制元素后,指针向前移一位。

这里我们注意如果 num1 复制完了,我们还要看 num2 是否复制完,如果num2 复制完,就可以了,因为已经排好序了。

代码:

class Solution {
    public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
  //定义确定num1位置的指针
        int pos = m-- + n-- -1;
        while (m>=0 && n>=0){
            nums1[pos--] = nums1[m]>nums2[n]?nums1[m--]:nums2[n--];
        }
        //判断 num2 是否遍历完
        while (n>=0){
            nums1[pos--] = nums2[n--];
        }
    }
}

执行用时: 0 ms

内存消耗: 38.5 MB

以上是关于算法双指针题解的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Leetcode训练算法入门——双指针全刷

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乱序版 ● 剑指offer每日算法题打卡题解—— 双指针(题号21,57,58)

❤️导图整理大厂面试高频数组8: 移除元素的双指针优化, 力扣27❤️

思维导图整理大厂面试高频数组24: 合并两个有序数组的两种双指针思想, 力扣88

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