【算法】双指针

简介： 

        顾名思义，双指针就是用两个指向位置的指针简化运算（只是一种模拟的思想），称之为“算法”可能并不精确，双指针更倾向于是一种做题的技巧。

        

常见的双指针方式：

同速指针：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。

        求链表的逆：通过临时指针让双指针同步前行
        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（比如，是另一个指针的两倍）

        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
        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
        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。

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举例：

【leetcode-两数之和】

存在一个有序数组，在数组中找到两个数，使两数之和等于目标值target。

class Solution {
public:
    vector<int> twoSum(vector<int>& numbers, int target) {
        int i=0,j=numbers.size()-1;
        vector<int>ans;
        while(i<j){
            int tmp=numbers[i]+numbers[j];
            if(tmp>target)j--;
            else if(tmp<target)i++;
            else {
                ans.push_back(i+1);
                ans.push_back(j+1);
                break;
            }
        }
        return ans;
    }
};

思路：

以nums=[ 1,3,4,7,9,11,12 ] , target=15为例，得如下所示的模拟图。

        

如上图

i=0,j=6,nums[i]+nums[j]==13<target,故i++（向右移动）

i=1,j=6,nums[i]+nums[j]==15==target,得到答案。

由此得知，时间复杂度为O(n)，比双重for循环枚举更加优化。

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【leetcode-链表的中间结点】

找到链表的中间结点，如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode() : val(0), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x) : val(x), next(nullptr) {}
 *     ListNode(int x, ListNode *next) : val(x), next(next) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode* middleNode(ListNode* head) {
        ListNode* slow = head;
        ListNode* fast = head;
        while (fast != NULL && fast->next != NULL) {
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        return slow;
    }
};

思路：快慢指针，slow走一步，fast走两步，等fast到达尾端，slow必然在中间。

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初学者，有错误之处欢迎批评指出~