文章目錄

• 前言
• 一、有序數(shù)組的平方
• 二、輪轉(zhuǎn)數(shù)組
• 三、移動零
• 四、兩數(shù)之和 II - 輸入有序數(shù)組
• 五、反轉(zhuǎn)字符串
• 六、反轉(zhuǎn)字符串中的單詞 III
• 七、鏈表的中間結(jié)點
• 八、刪除鏈表的倒數(shù)第 N 個結(jié)點
• 總結(jié)

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前言

??????Leetcode算法系列：https://leetcode-cn.com/study-plan/algorithms/?progress=njjhkd2

??????簡單總結(jié)一下雙指針相關(guān)的算法題：

一、有序數(shù)組的平方

??????題目鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/squares-of-a-sorted-array/

??????題目描述：給你一個按 非遞減順序 排序的整數(shù)數(shù)組 nums，返回 每個數(shù)字的平方 組成的新數(shù)組，要求也按 非遞減順序 排序。

??????思路1：因為有可能存在負(fù)數(shù)，所以從數(shù)組的兩端開始計算，因為數(shù)組元素平方的最大值不是在開頭，就是在末尾，由此可得下面解法：

class Solution {public int[] sortedSquares(int[] nums) {int[] res=new int[nums.length];int start=0,end=nums.length-1;for(int ri=end;ri>=0;ri--){ //從后往前 從兩邊向中間收縮。int t1=nums[start]*nums[start];int t2=nums[end]*nums[end];if(t1<t2){res[ri]=t2;end--;}else{res[ri]=t1;start++;}}return res;} }

??????相反的，如果想從最小值的兩邊開始擴(kuò)散則不太容易。因為在這樣一個非降序排列的數(shù)組中不太好直接找到絕對值最小的那個值。那么可以考慮先對原數(shù)組求平方，然后再找最小值。由此得到思路2。

??????思路2：從最小值開始往兩邊擴(kuò)散有一種更好的方法：先對原數(shù)組求平方之后，再找到最小值然后擴(kuò)散即可?？蓞⒖妓惴ㄈ缦?#xff1a;

public int[] sortedSquares(int[] nums) {int len=nums.length-1,i;for(i=0;i<=len;i++)nums[i]=nums[i]*nums[i];int minIndex=0;for(i=1;i<=len;i++)if(nums[minIndex]>nums[i])minIndex=i;int[] ans=new int[len+1];i=0;ans[i++]=nums[minIndex];int left=minIndex-1,right=minIndex+1;while(left>=0&&right<=len){if(nums[left]<nums[right]){ans[i++]=nums[left];left--;}else{ans[i++]=nums[right];right++;} }while(left>=0){ans[i++]=nums[left];left--;}while(right<=len){ans[i++]=nums[right];right++;}return ans;}

??????這兩種做法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度都為O(n)。

二、輪轉(zhuǎn)數(shù)組

??????題目鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/rotate-array/

??????題目描述：給你一個數(shù)組，將數(shù)組中的元素向右輪轉(zhuǎn) k 個位置，其中 k 是非負(fù)數(shù)。

??????思路：假設(shè)數(shù)組長度為 len，k=len 或 =0 時，原數(shù)組不會產(chǎn)生變化，所以需要取模來避免不必要的運算。 令 k = k%len 。有一種比較巧妙的解法是進(jìn)行兩次逆序，參考如下：

class Solution {public void rotate(int[] nums, int k) {int len=nums.length,k1=k%len;int tmp;int i=0,j=len-1;while(i<j){ // 逆序（第一次）tmp=nums[i];nums[i]=nums[j];nums[j]=tmp;i++;j--;}for(i=0,j=k1-1;i<j;i++,j--){ //分別逆序（左半部分第二次）tmp=nums[i];nums[i]=nums[j];nums[j]=tmp;}for(i=k1,j=len-1;i<j;i++,j--){ //分別逆序（右半部分第二次）tmp=nums[i];nums[i]=nums[j];nums[j]=tmp;}} }

??????時間復(fù)雜度為O(n)，空間復(fù)雜度為O(1)。

??????思路2：更直觀的，如果我們新建一個數(shù)組，這道題立馬就變得簡單，但是空間復(fù)雜度也變?yōu)镺(n)了。

public void rotate(int[] nums, int k) {int len=nums.length,k1=k%len; // 注意：k 個元素輪轉(zhuǎn)k次為其本身。if(k1==0)return;int index=len-k1; //index 為起始下標(biāo)。int[] tmp=Arrays.copyOf(nums,len);int i,j=0;for(i=index;i<len;i++)nums[j++]=tmp[i];for(i=0;i<index;i++)nums[j++]=tmp[i];}

??????思路3：想象一下這個數(shù)組是一個循環(huán)數(shù)組（參考循環(huán)隊列），k 表示所有元素向右移動 k 次，這個時候最終元素的位置就需要對數(shù)組長度取模了，經(jīng)過一丟丟的運算，下標(biāo)為 index 的數(shù)的最終位置為 （index+k）%len，len 為數(shù)組長度。參考算法如下（空間復(fù)雜度仍為O(n)）：

public void rotate(int[] nums, int k) {int len=nums.length,k1=k%len;int[] tmp=Arrays.copyOf(nums,len);for(int i=0;i<len;i++){nums[(i+k1)%len]=tmp[i];}

??????思路4：將 3 的空間復(fù)雜度優(yōu)化降低為O(1)，缺點是算法會稍微顯得有些復(fù)雜，參考如下：

public void rotate(int[] nums, int k) {//注意：不重復(fù)的幾輪交替轉(zhuǎn)換一定會搞定，一定不會存在重復(fù)交換的情況。int len=nums.length,k1=k%len;int count=0;int indexNew,valueOld,valueNew;for(int i=0;count!=len;i++){ // i一定不會增加到len。indexNew=(i+k1)%len;valueOld=nums[i];valueNew=nums[indexNew];while(i!=indexNew){nums[indexNew]=valueOld;valueOld=valueNew;indexNew=(indexNew+k1)%len;valueNew=nums[indexNew];count++;}nums[i]=valueOld; //最后收尾。count++;}

三、移動零

??????題目鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/move-zeroes/

??????題目描述：給定一個數(shù)組 nums，編寫一個函數(shù)將所有 0 移動到數(shù)組的末尾，同時保持非零元素的相對順序。
??????請注意 ，必須在不復(fù)制數(shù)組的情況下原地對數(shù)組進(jìn)行操作。

??????思路1：從頭開始遍歷數(shù)組，當(dāng)遇到一個 0 時，將0之后的所有元素均往前移動一位，最后一個數(shù)置為0；下一次再遇到 0，依然將此 0 之后的所有元素往前移動一位，也將最后一個數(shù)置為0。 算法的時間復(fù)雜度為O(n2)。參考算法：

public void moveZeroes(int[] nums) {int len=nums.length;int i,j,countZero=0; for(i=0;i<len-countZero;){if(nums[i]==0){countZero++;for(j=i;j<len-1;j++)nums[j]=nums[j+1];nums[j]=0;}elsei++; }}

??????思路2：雙指針，首先，一個指針 a 標(biāo)記數(shù)組中出現(xiàn)的第一個零，另一個指針 b 標(biāo)記在 a 之后的第一個非零數(shù)，因為可能有連續(xù)的 0 存在，所以 b 并不總等于 a+1。
??????然后，重復(fù)執(zhí)行 “交換 a 和 b 所指向的值，再令 a++，此時 a 所指向的元素必為0；增加 b 的值，直到它指向下一個非零數(shù)（或者指向數(shù)組尾，此時算法結(jié)束）”。時間復(fù)雜度為O(n)。參考算法：

public void moveZeroes(int[] nums) {int len=nums.length,a=0,b=0;while(a<len&&nums[a]!=0)a++;b=a+1;while(b<len&&nums[b]==0)b++;while(b<len){nums[a]=nums[b];nums[b]=0;a++;while(b<len&&nums[b]==0)b++;} }

??????思路2 也可以用下面的算法來實現(xiàn)：

public void moveZeroes(int[] nums) {int indexNow = 0,indexNum = 0,len = nums.length;while(indexNum<m){if(nums[indexNum] != 0) nums[indexNow++] = nums[indexNum];++indexNum;}for(int i = indexNow; i < m; i++)nums[i] = 0;}

四、兩數(shù)之和 II - 輸入有序數(shù)組

??????題目鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/two-sum-ii-input-array-is-sorted/

??????題目描述：給你一個下標(biāo)從 1 開始的整數(shù)數(shù)組 numbers ，該數(shù)組已按 非遞減順序排列 ，請你從數(shù)組中找出滿足相加之和等于目標(biāo)數(shù) target 的兩個數(shù)。如果設(shè)這兩個數(shù)分別是 numbers[index1] 和 numbers[index2] ，則 1 <= index1 < index2 <= numbers.length 。

??????以長度為 2 的整數(shù)數(shù)組 [index1, index2] 的形式返回這兩個整數(shù)的下標(biāo) index1 和 index2。

??????你可以假設(shè)每個輸入 只對應(yīng)唯一的答案 ，而且你 不可以 重復(fù)使用相同的元素。

??????你所設(shè)計的解決方案必須只使用常量級的額外空間。

??????思路1：二分查找：從第一個數(shù)開始，在之后的數(shù)中查找另一個數(shù)，使得二者之和等于target，存在即返回，否則遍歷數(shù)組直至結(jié)束。時間復(fù)雜度為O(nlogn)。參考算法：

public int[] twoSum(int[] numbers, int target) {for (int i = 0; i < numbers.length; ++i) {int low = i + 1, high = numbers.length - 1;while (low <= high) {int mid = (high - low) / 2 + low;if (numbers[mid] == target - numbers[i]) return new int[]{i + 1, mid + 1};else if (numbers[mid] > target - numbers[i]) high = mid - 1;else low = mid + 1;}}return new int[]{-1, -1};}

??????思路2：雙指針，由于此數(shù)組為非遞減，令指針 index1 指向數(shù)組第一個元素，令指針 index2 指向數(shù)組第二個元素，當(dāng)這兩處元素之和大于 target 時，只能減小 index2；小于 target 時，只能增大 index1；等于 target 時，算法結(jié)束。時間復(fù)雜度為O(n)。參考算法：

public int[] twoSum(int[] numbers, int target) {int index1=0,index2=numbers.length-1;int tmp;while(index1<index2){tmp=numbers[index1]+numbers[index2];if(tmp==target)return new int[]{index1+1,index2+1};else if(tmp<target)index1++;elseindex2--;}return null;}

五、反轉(zhuǎn)字符串

??????題目鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/reverse-string/

??????題目描述：編寫一個函數(shù)，其作用是將輸入的字符串反轉(zhuǎn)過來。輸入字符串以字符數(shù)組 s 的形式給出。

??????不要給另外的數(shù)組分配額外的空間，你必須原地修改輸入數(shù)組、使用 O(1) 的額外空間解決這一問題。

??????思路：雙指針，首尾元素交換即可。時間復(fù)雜度為O(n)。參考算法：

public void reverseString(char[] s) {int index1=0,index2=s.length-1;char tmp;while(index1<index2){tmp=s[index1];s[index1]=s[index2];s[index2]=tmp;index1++;index2--;}}

六、反轉(zhuǎn)字符串中的單詞 III

??????題目鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/reverse-words-in-a-string-iii/

??????題目描述：給定一個字符串 s ，你需要反轉(zhuǎn)字符串中每個單詞的字符順序，同時仍保留空格和單詞的初始順序。

??????思路：雙指針，一個指針每次指向字符串中單詞的開頭，另一個指針指向單詞的末尾，反轉(zhuǎn)即可。時間復(fù)雜度為O(n)，空間復(fù)雜度為O(1)。參考算法：

public String reverseWords(String s) {char[] ss=s.toCharArray();int index1=0,index2;int len=ss.length;char tmp;for(int i=0;i<=len;i++){if(i==len||ss[i]==' '){ //將上面的代碼稍微優(yōu)化一下，減少了原來的代碼量。index2=i-1;while(index1<index2){tmp=ss[index2];ss[index2]=ss[index1];ss[index1]=tmp;index2--;index1++;}index1=i+1; }}return new String(ss); }

七、鏈表的中間結(jié)點

??????題目鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/middle-of-the-linked-list/

??????題目描述：給定一個頭結(jié)點為 head 的非空單鏈表，返回鏈表的中間結(jié)點。如果有兩個中間結(jié)點，則返回第二個中間結(jié)點。

??????思路1：簡單的做法，遍歷兩次，第一次得到鏈表的長度；第二次返回鏈表的中間結(jié)點。參考算法：

public ListNode middleNode(ListNode head) {int len=0;ListNode tmp;for(tmp=head;tmp!=null;tmp=tmp.next)len++;int mid=len/2,i=0;for(tmp=head;i<mid;i++)tmp=tmp.next;return tmp;}

??????思路2：雙指針，兩個指針之間的關(guān)系為：一個指針 index2 一次跑兩步，另一個指針 index1 一次跑一步。這里需要注意比如結(jié)點總數(shù)為 2 或者 3 時，返回的中間節(jié)點是相同的。參考算法：

public ListNode middleNode(ListNode head) {ListNode index1,index2;index1=index2=head;while(index2!=null&&index2.next!=null){ //節(jié)點總數(shù)為3時，index1仍為總數(shù)為2的結(jié)果，沒有發(fā)生改變。index2=index2.next.next;index1=index1.next;}return index1;}

八、刪除鏈表的倒數(shù)第 N 個結(jié)點

??????題目鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/remove-nth-node-from-end-of-list/

??????題目描述：給你一個鏈表，刪除鏈表的倒數(shù)第 n 個結(jié)點，并且返回鏈表的頭結(jié)點。

??????思路1：基于上題的經(jīng)驗，直接采用雙指針來做，僅需要修改兩個指針之間的關(guān)系為：保持兩個指針之間的距離恒定為 n。這樣，當(dāng)指針 index2 指向鏈表尾時，index1 為待刪除結(jié)點的前一個結(jié)點，然后進(jìn)行刪除操作。但是還需要考慮刪除第一個結(jié)點的情況，所以在剛開始時，我創(chuàng)建了一個 dummy 結(jié)點，它的 next 指向頭節(jié)點，這樣就方便多了。參考算法：

public ListNode removeNthFromEnd(ListNode head, int n) {ListNode dummy,index1,index2;dummy=new ListNode(-1,head);//dummy 結(jié)點index1=dummy;index2=head;int count=0;while(index2!=null){index2=index2.next;count++;if(count>n)index1=index1.next;}index1.next=index1.next.next;return dummy.next;}

??????注，不管是通過計算鏈表長度的方式，還是通過建立輔助棧的解法，都沒有雙指針來的簡潔。

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總結(jié)

??????無。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的LeetCode算法题5：双指针的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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