双指针几种常见用法

双指针的常见用法及适用场景详解

双指针是算法中一种高效且灵活的解题技巧，通过两个指针的协同操作降低时间复杂度和空间复杂度。以下是双指针的核心用法及适用场景分析：

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一、对撞指针（反向双指针）

核心思想：两个指针分别从序列的两端向中间移动，适用于有序数组或可通过排序转化为有序的问题。
在反向双指针里面right指向的是数组的长度，在循环的时候直接while(left < right) { }统一下
• 典型应用：

1. 两数之和/三数之和
   ◦ 题号：167. 两数之和 II、15. 三数之和
   ◦ 方法：固定一个数，用双指针在剩余区间内寻找目标值。
2. 回文判断
   ◦ 题号：125. 验证回文串
   ◦ 方法：头尾指针比较字符是否对称。
3. 盛最多水的容器
   ◦ 题号：11. 盛最多水的容器
   ◦ 方法：左右指针向中间移动，保留较高边以最大化容积。
   • 特点：时间复杂度为 O(n)，空间复杂度 O(1)。

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二、快慢指针（同向双指针）

核心思想：两个指针同向移动但速度不同，用于链表操作或数组去重。
• 典型应用：

1. 链表环检测
   ◦ 题号：141. 环形链表
   ◦ 方法：快指针每次走两步，慢指针走一步，相遇则有环。
2. 链表中间节点查找
   ◦ 题号：876. 链表的中间结点
   ◦ 方法：快指针到末尾时，慢指针指向中点。
3. 数组去重/删除元素
   ◦ 题号：26. 删除有序数组重复项、27. 移除元素
   ◦ 方法：慢指针标记有效位置，快指针遍历数组。
   • 特点：时间复杂度 O(n)，空间复杂度 O(1)。

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三、分离双指针（多序列处理）

核心思想：两个指针分别属于不同序列（如两个数组或链表），用于合并、交集问题。
• 典型应用：

1. 合并两个有序数组
   ◦ 题号：88. 合并两个有序数组
   ◦ 方法：从后向前比较元素，避免覆盖原数组。
2. 两个数组的交集
   ◦ 题号：349. 两个数组的交集
   ◦ 方法：排序后双指针遍历比较元素。
3. 归并有序链表
   ◦ 题号：21. 合并两个有序链表
   ◦ 方法：比较两个链表头节点，依次合并。
   • 特点：时间复杂度 O(m + n)，空间复杂度 O(1)。

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四、滑动窗口（特殊双指针）

核心思想：两个指针定义窗口的左右边界，动态调整窗口大小寻找连续子区间的最优解。
• 典型应用：

1. 最长无重复子串
   ◦ 题号：3. 无重复字符的最长子串
   ◦ 方法：右指针扩展窗口，左指针收缩。
2. 最小覆盖子串
   ◦ 题号：76. 最小覆盖子串
   ◦ 方法：统计目标字符频率，动态调整窗口。
   • 特点：时间复杂度 O(n)，空间复杂度 O(k)（k 为字符集大小）。

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五、不同双指针的适用场景对比

类型	适用场景	时间复杂度	空间复杂度	典型问题
对撞指针	有序数组求和、回文判断、容器容积问题	O(n)	O(1)	[两数之和 II]
快慢指针	链表环检测、数组去重、链表中点查找	O(n)	O(1)	[环形链表]
分离双指针	多序列合并、交集、差异比较	O(m + n)	O(1)	[合并两个有序数组]
滑动窗口	连续子序列最值、字符串覆盖问题	O(n)	O(k)	[最小覆盖子串]

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总结

双指针的核心优势在于通过指针的协同操作将时间复杂度从 O(n²) 优化至 O(n)，适用于线性数据结构（数组、链表、字符串）的多种场景。具体选择哪种双指针需结合问题特征：
• 有序数组优先考虑对撞指针；
• 链表操作优先使用快慢指针；
• 多序列处理选择分离双指针；
• 连续子序列问题采用滑动窗口。