算法学习 - 双指针

参考: 《labuladong的算法小抄》

1. 快,慢指针

1.1. 判断链表中是否存在环

如果链表中存在环, 快指针最终会追上慢指针, 此时快指针快慢指针一圈

bool hasCycle(ListNode *head)
{
	ListNode *fast = head, *low = head;
	while(fast != null && fast->next != null)
	{
		//快指针每次前进两步
		fast = fast->next->next;
		//慢指针每次前进一步
		slow = slow->next;
		if(fast == slow) return true;
	}
	return false;
}

相关练习:

• 141. 环形链表

1.2. 判断链表环的起始位置

ListNode* detecCycle(ListNode *head)
{
    ListNode  *fast, *slow;
    fast = slow = head;
    while(fast != nullptr && fast->next != nullptr)
    {
        fast = fast->next->next;
        slow = slow->next;
        if(fast == slow) break;
    }
    //将上面其中一个指针重定向到head;
    slow = head;
    while(slow != fast)
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next;
    }
    return slow;
}

相关练习:

• 剑指 Offer II 022. 链表中环的入口节点

1.3. 寻找无环单链表的中点

//返回单链表中间节点
ListNode* middleNode(ListNode* head)
{
    ListNode *fast, *slow;
    fast = slow = head;
    while(fast!=nullptr && fast->next != nullptr)
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
    }
    return slow;
}

相关练习:

• 876. 链表的中间结点

1.4. 寻找单链表的倒数第k个元素

先让快指针走k步, 在同时移动快指针和慢指针. (假设k小于链表的长度)

 //返回单链表倒数第k个元素
ListNode* getKthFromEnd(ListNode *head, unsigned int k)
{
    ListNode *fast, *slow;
    fast = slow = head;
    while(k-->0 && fast!=nullptr) fast = fast->next;
    while(fast != nullptr) 
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next;
    }
    return slow;
}

相关练习:

• 剑指 Offer 22. 链表中倒数第k个节点

2. 左右指针常见用法

2.1 二分查找

详细分析见, 下面给出框架代码(找到指定元素)

//二分查找找到指定元素返回下标
int BinarySearch(vector<int> &nums, int target)
{
    int n = nums.size();
    int left = -1, right = n;
    while(left + 1 != right)
    {
        int mid = left + (right - left)/2;
        if(nums[mid] >= target) right = mid;
        else left = mid;
    }
    if(right < n && nums[right]==target) return right;
    return -1; 
}

2.2 两数之和

如果数组有序, 就可以尝试使用双指针方法.

//给出使用双指针的解法, 
//如果返回下标, 需要对无序的数组需要记录其对应元素的下标后再排序
//如果返回元素, 则直接排序后返回对应元素即可
vector<int> twoSum(vector<int>& nums, int target) {
	//使用temp记录元素和下标的对应关系
	vector<pair<int, int>> temp;
	 for(int i = 0; i<nums.size(); ++i)
	 {
	     temp.emplace_back(make_pair(nums[i], i));
	 }
	 //排序
	 sort(temp.begin(), temp.end());
	 int left = 0, right = nums.size()-1;
	 while(left<right)
	 {
	     int sum = temp[left].first + temp[right].first;
	     if(sum == target) return {temp[left].second, temp[right].second};
	     else if(sum > target) right--;
	     else left++;
	 }
	 return {-1, -1};
}

相关练习:

• 1. 两数之和

2.3 反转数组

void reverse(vector<int> &nums)
{
    int left = 0, right = nums.size()-1;
    while(left < right)
    {
        swap(nums[left++], nums[right--]);
    }
}

3. 滑动窗口

见学习笔记 – 滑动窗口.