LeetCode 题集：两指针法

Posted 2021-12-06 星海浮生

本文介绍 LeetCode 题集中，有关两指针法的问题。

167. Two Sum II - Input Array Is Sorted（两数之和 II - 输入有序数组）

问题描述

思路与代码

所谓两指针法，即在有序数组的头尾各置一指针，头指针向后、尾指针向前遍历，寻找符合要求的数对，直到两个指针相遇为止。

代码如下：

class Solution:
    def twoSum(self, numbers: List[int], target: int) -> List[int]:
        i, j = 0, len(numbers) - 1
        while i < j:
            if numbers[i] + numbers[j] == target:
                return [i + 1, j + 1]
            elif numbers[i] + numbers[j] < target:
                i += 1
            else:
                j -= 1

        return []

运行效果：

15. 3Sum（三数之和）

问题描述

思路与代码

本题为前一题的变体，只需在两指针法外面嵌套一层循环即可。

代码如下：

class Solution:
    def threeSum(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        nums_ = sorted(nums)
        result = []

        # loop 1: 三数之和
        for i in range(len(nums_) - 2):
            # 和的最小值大于目标
            if nums_[i] + nums_[i + 1] + nums_[i + 2] > 0:
                break

            # 和的最大值小于目标
            if nums_[i] + nums_[len(nums_) - 2] + nums_[len(nums_) - 1] < 0:
                continue

            # 答案中同一位置的数字不能相同
            if i and nums_[i] == nums_[i - 1]:
                continue

            # loop 2: 两数之和
            target = 0 - nums_[i]
            j, k = i + 1, len(nums_) - 1
            while j < k:
                if nums_[j] + nums_[k] == target:
                    result.append([nums_[i], nums_[j], nums_[k]])

                    j += 1
                    while j < k and nums_[j] == nums_[j - 1]:
                        j += 1

                elif nums_[j] + nums_[k] < target:
                    j += 1

                else:
                    k -= 1

        return result

运行效果：

18. 4Sum（四数之和）

问题描述

思路与代码

本题与前一题相似，也是两数之和的变体，只需在两指针法外面嵌套两层循环即可。

代码如下：

class Solution:
    def fourSum(self, nums: List[int], target: int) -> List[List[int]]:
        nums_ = sorted(nums)
        result = []

        # loop 1: 四数之和
        for i in range(len(nums_) - 3):
            # 和的最小值大于目标，下同
            if nums_[i] + nums_[i + 1] + nums_[i + 2] + nums_[i + 3] > target:
                break

            # 和的最大值小于目标，下同
            if nums_[i] + nums_[len(nums_) - 3] + nums_[len(nums_) - 2] + nums_[len(nums_) - 1] < target:
                continue

            # 答案中同一位置的数字不能相同，下同
            if i and nums_[i] == nums_[i - 1]:
                continue

            # loop 2: 三数之和
            target_3 = target - nums_[i]
            for j in range(i + 1, len(nums_) - 2):
                if nums_[j] + nums_[j + 1] + nums_[j + 2] > target_3:
                    break

                if nums_[j] + nums_[len(nums_) - 2] + nums_[len(nums_) - 1] < target_3:
                    continue

                if j > i + 1 and nums_[j] == nums_[j - 1]:
                    continue

                # loop 3: 两数之和（两指针法）
                target_2 = target_3 - nums_[j]
                x, y = j + 1, len(nums_) - 1
                while x < y:
                    if nums_[x] + nums_[y] == target_2:
                        result.append([nums_[i], nums_[j], nums_[x], nums_[y]])

                        x += 1
                        while x < y and nums_[x] == nums_[x - 1]:
                            x += 1

                    elif nums_[x] + nums_[y] < target_2:
                        x += 1
                        
                    else:
                        y -= 1

        return result

运行效果：

344. Reverse String（反转字符串）

问题描述

思路与代码

本题的思路，参考两指针法，对头尾指针的数字进行调换，然后逐渐向中间逼近，直到相遇为止。

代码如下：

class Solution:
    def reverseString(self, s: List[str]) -> None:
        """
        Do not return anything, modify s in-place instead.
        """
        
        i, j = 0, len(s) - 1
        while i < j:
            s[i], tmp = s[j], s[i]
            s[j] = tmp

            i += 1
            j -= 1

运行效果：