双指针算法详解（快慢指针、对撞指针、滑动窗口）

目录

双指针

快慢指针

例题

思路

代码

对撞指针

例题

思路

代码

滑动窗口

例题

思路

代码

---

双指针

双指针比较灵活，可以大大降低时间复杂度，可用在数组，单链表等数据结构中。

快慢指针：一快一慢，步长一大一小。例如，是否有环问题（看慢指针是否能追上快指针），单链表找中间节点问题（快指针到单链表结尾，慢指针到一半）。

对撞指针：一左一右向中间逼近。

滑动窗口：类似计算机网络中的滑动窗口，一般是右端向右扩充，达到停止条件后右端不动，左端向右端逼近，逼近达到停止条件后，左端不动，右端继续扩充。

快慢指针

例题

给定一个链表，判断链表中是否有环。

如果链表中有某个节点，可以通过连续跟踪 next 指针再次到达，则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环，我们使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。 如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。注意：pos 不作为参数进行传递，仅仅是为了标识链表的实际情况。

如果链表中存在环，则返回 true 。 否则，返回 false 。

进阶：

你能用 O(1)（即，常量）内存解决此问题吗？

示例 1：

输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。

示例 2：

输入：head = [1,2], pos = 0
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。

示例 3：

输入：head = [1], pos = -1
输出：false
解释：链表中没有环。

提示：

    链表中节点的数目范围是 [0, 104]
    -105 <= Node.val <= 105
    pos 为 -1 或者链表中的一个 有效索引 。

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/linked-list-cycle

思路

设置一快一慢指针，如果快指针追上慢指针，则有环。如果快指针到达链表尾，说明无环。

代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    bool hasCycle(ListNode *head) {
        if(head==nullptr||head->next==nullptr)return false;
        ListNode * slow = head;
        ListNode * fast = slow->next;
        while(fast!=slow)
        {
            if(fast==nullptr||fast->next==nullptr)return false;
            slow = slow->next;
            fast = fast->next->next;
        }
        return true;
    }
};

对撞指针

例题

编写一个函数，以字符串作为输入，反转该字符串中的元音字母。

示例 1：

输入："hello"
输出："holle"

示例 2：

输入："leetcode"
输出："leotcede"

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/reverse-vowels-of-a-string

思路

设置左右两个指针，从两侧指向元音字母，不相等时交换。如果两指针相撞（左右指针指向同一位置或左指针在右指针右侧），则停止。

代码

class Solution {
public:
    string yuan = "aeiouAEIOU";
    bool isYuan(char c)
    {
        for(auto a:yuan)
        {
            if(c==a)return true;
        }
        return false;
    }
    string reverseVowels(string s) {
        int n = s.length();
        if(n==0)return s;
        int left = 0;
        int right = n-1;
        while(left

滑动窗口

滑动窗口：有左右端点和长度，根据题目调整左右端点的位置进行滑动，也是一种特殊的双指针。

例题

给定一个字符串，请你找出其中不含有重复字符的 最长子串 的长度。

示例 1:

输入: s = "abcabcbb"
输出: 3
解释: 因为无重复字符的最长子串是 "abc"，所以其长度为 3。

示例 2:

输入: s = "bbbbb"
输出: 1
解释: 因为无重复字符的最长子串是 "b"，所以其长度为 1。

示例 3:

输入: s = "pwwkew"
输出: 3
解释: 因为无重复字符的最长子串是 "wke"，所以其长度为 3。
     请注意，你的答案必须是 子串 的长度，"pwke" 是一个子序列，不是子串。

示例 4:

输入: s = ""
输出: 0

提示：

    0 <= s.length <= 5 * 104
    s 由英文字母、数字、符号和空格组成

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/longest-substring-without-repeating-characters

思路

窗口右端点向右扩展，停止条件：有了一个重复的字符或到达最后。右端点停止后，左端点收缩，停止条件：重复的字符不在滑动窗口内。

代码

class Solution {
public:
    int lengthOfLongestSubstring(string s) {
        int n = s.length();
        if(n==0) return 0;
        int left = 0;
        unordered_set sub;
        int cnt = 0;
        for(int right=0;rightsub.size()?cnt:sub.size();
                while(sub.find(s[right])!=sub.end())
                {
                    sub.erase(s[left]);
                    ++left;
                }
                sub.insert(s[right]);
            }  
        }
        cnt = cnt>n-left?cnt:n-left;
        return cnt;
    }
};

查找可以使用unorded_map更快。

示意图如上，当然，代码是先去掉重复的，例如abc，a即将重复，先去除左边，直到去除了a，再添加a

更多数据结构与算法实现：数据结构（严蔚敏版）与算法的实现（含全部代码）

有问题请下方评论，转载请注明出处，并附有原文链接，谢谢！如有侵权，请及时联系。