LeetCode 101：第三章玩转双指针

第 3 章 玩转双指针

3.1 算法解释

• 双指针主要用于遍历数组，两个指针指向不同的元素，从而协同完成任务。也可以延伸到多个数组的多个指针。

• 若两个指针指向同一数组，遍历方向相同且不会相交，则也称为滑动窗口（两个指针包围的区域即为当前的窗口），经常用于区间搜索。

• 若两个指针指向同一数组，但是遍历方向相反，则可以用来进行搜索，待搜索的数组往往是排好序的。

[167. 两数之和 II - 输入有序数组]

题目描述

• 在一个增序的整数数组里找到两个数，使它们的和为给定值。已知有且只有一对解。

输入输出样例

输入是一个数组（numbers）和一个给定值（target）。输出是两个数的位置，从 1 开始计数。

Input: numbers = [2,7,11,15], target = 9

Output: [1,2]

题解

因为数组已经排好序，我们可以采用方向相反的双指针来寻找这两个数字，一个初始指向最小的元素，即数组最左边，向右遍历；一个初始指向最大的元素，即数组最右边，向左遍历。如果两个指针指向元素的和等于给定值，那么它们就是我们要的结果。

如果两个指针指向元素的和小于给定值，我们把左边的指针右移一位，使得当前的和增加一点。如果两个指针指向元素的和大于给定值，我们把右边的指针左移一位，使得当前的和减少一点。

双指针 解法

vector twoSum(vector& numbers, int target) {
	int l = 0, r = numbers.size() - 1, sum;
	while (l < r) {
		sum = numbers[l] + numbers[r];
		if (sum == target) break;
		if (sum < target) ++l;
		else --r;
	}
	return vector{l + 1, r + 1};
}

双指针+哈希表 解法

class Solution {
public:
    vector twoSum(vector& numbers, int target) {
        unordered_map mm;
        vector v;

        for(int i = 0 ; i

[88. 合并两个有序数组]

题目描述

• 给定两个有序数组，把两个数组合并为一个。

输入输出样例

输入是两个数组和它们分别的长度 m 和 n。其中第一个数组的长度被延长至 m + n，多出的n 位被 0 填补。题目要求把第二个数组归并到第一个数组上，不需要开辟额外空间。

Input: nums1 = [1,2,3,0,0,0], m = 3, nums2 = [2,5,6], n = 3

Output: nums1 = [1,2,2,3,5,6]

题解

• 因为这两个数组已经排好序，我们可以把两个指针分别放在两个数组的末尾，即 nums1 的m − 1 位和 nums2 的 n − 1 位。每次将较大的那个数字复制到 nums1 的后边，然后向前移动一位。因为我们也要定位 nums1 的末尾，所以我们还需要第三个指针，以便复制。

• 在以下的代码里，我们直接利用 m 和 n 当作两个数组的指针，再额外创立一个 pos 指针，起始位置为 m +n−1。每次向前移动 m 或 n 的时候，也要向前移动 pos。这里需要注意，如果 nums1的数字已经复制完，不要忘记把 nums2 的数字继续复制；如果 nums2 的数字已经复制完，剩余nums1 的数字不需要改变，因为它们已经被排好序。

注意

这里我们使用了 ++ 和–的小技巧：a++ 和 ++a 都是将 a 加 1，但是 a++ 返回值为 a，而++a 返回值为 a+1。如果只是希望增加 a 的值，而不需要返回值，则推荐使用 ++a，其运行速度会略快一些

错误代码：

class Solution {
public:
    void merge(vector& nums1, int m, vector& nums2, int n) {
        int pos = m-- + n-- - 1;
        //在这里 while(m>=0 && n>=0)，m条件必须在前面，如果n条件在前，
        //有一种错误情况，m初始就为0，导致第一个while循环和第二个循环都运行不了;
        while(n >= 0 && m >= 0){
            nums1[pos--] = nums1[m]>nums2[n]?nums1[m--]:nums2[n--];
        }

        while(m>=0){
            nums1[pos--] = nums1[m--];
        }

    }
};

正确代码：

class Solution {
public:
    void merge(vector& nums1, int m, vector& nums2, int n) {
        /*
        这个方法,太好解了,可能不是面试官想要的解法
        for(int i = 0 ; i =0 && n>=0){
            nums1[pos--] = nums1[m] > nums2[n] ? nums1[m--] : nums2[n--];
        }

        while(n >= 0){
            nums1[pos--] = nums2[n--];
        }
    }
};

3.4 快慢指针

[141. 环形链表]

题目描述

给你一个链表的头节点 head ，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，评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。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 。

题解

对于链表找环路的问题，有一个通用的解法——快慢指针（Floyd 判圈法）。给定两个指针，分别命名为 slow 和 fast，起始位置在链表的开头。每次 fast 前进两步，slow 前进一步。如果 fast可以走到尽头，那么说明没有环路；如果 fast 可以无限走下去，那么说明一定有环路，且一定存在一个时刻 slow 和 fast 相遇。

/**
 * 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==NULL)return false;

       ListNode * slow = head , * fast = head;
       do
       {
           //因为快指针跑的快,如果有指针指向NULL代表不是环形链表
           //如果有一个为NULL,后续走两步也会报错.
           if(fast==NULL||fast->next==NULL)return false;
           slow = slow->next;
           fast = fast->next->next;
       }while(slow != fast);
        
        return true;
    }
};

[142. 环形链表 II]

题目描述

给定一个链表的头节点 head ，返回链表开始入环的第一个节点。 如果链表无环，则返回 null。

题解

当 slow 和 fast 第一次相遇时

我们将 fast 重新移动到链表开头，并让 slow 和 fast 每次都前进一步。

当 slow 和 fast 第二次相遇时，相遇的节点即为环路的开始点。

详解：

• A：起点 B：环路的初始点 C：slow到达B点的时候fast到达的点 D：第一次相聚的点
• slow移动h时候，到达B点，此时fast到达C点，在移动方向上fast离B点为x（C -> B点的距离）
• 此时两个点相距x，可以理解为fast追赶slow，当fast移动2x的时候，slow移动x,此时两个在D点第一次相聚
• slow移动x到D，所以B->D的距离为x,所以 D-> B的距离为h
• 所以AB的距离等于DB的距离

/**
 * 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) {
		ListNode *slow = head, *fast = head;
		// 判断是否存在环路
		do {
			if (!fast || !fast->next) return NULL;//如果不是环状则从这退出
			fast = fast->next->next;
			slow = slow->next;
		} while (fast != slow);//如果是环状则从这退出循环
        
		// 运行到这里就是存在环状，查找环路节点
		fast = head;
		while (fast != slow) {
			slow = slow->next;
			fast = fast->next;
		}
		return fast;
	}
};

3.5 滑动窗口

[3. 无重复字符的最长子串]

题目描述

给定一个字符串 s ，请你找出其中不含有重复字符的最长子串的长度。

输入输出样例

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。

题解

• 给定一个字符串 s ，请你找出其中不含有重复字符的 最长子串 的长度。
• 这里运用了unordered_map容器主要的用处是保存两个指针之间的字母，还有就是判断两个指针之间有没有相同的字母

class Solution {
public:
    int lengthOfLongestSubstring(string s) {
        int len = s.length();
        int ret = 0;

        //把这两个看成左指针右指针
        int Lptr=0 ;
        unordered_map mm;

        for(int Rptr = 0 ; Rptr < len ; Rptr++)
        {
            //把每一个元素都加入哈希表中
            //就算有相同的元素，新加入的元素依然在会有自己的位置，
            //哈希表中元素和字符串中元素排列相同
            mm[s[Rptr]]++;
            
            //这里运用循环很关键，可以参图片来考虑
            while(mm[s[Rptr]] == 2)
            {
                //此时，把左指针向右移动，
                //那么窗口中就少了一个元素，所以要-- ， 此时符合情况
                mm[s[Lptr]]--;   
                Lptr++;
            }
            ret = max(ret , Rptr - Lptr + 1);
        }
        return ret;
    }
};

3.6 练习

[633. 平方数之和]

题目描述

给定一个非负整数 c ，你要判断是否存在两个整数 a 和 b，使得 a2 + b2 = c 。

示例 1：

输入：c = 5
输出：true
解释：1 * 1 + 2 * 2 = 5

示例 2：

输入：c = 3
输出：false

题解

本题利用双指针，左指针指向0，右指针指向c的算数平方根，

class Solution {
public:
    bool judgeSquareSum(int c) {
        long left = 0;
        long right = (int)sqrt(c);
        while (left <= right) {
            long sum = left * left + right * right;
            if (sum == c) {
                return true;
            } else if (sum > c) {
                right--;
            } else {
                left++;
            }
        }
        return false;
    }
};

[680. 验证回文串 II]

题目描述

给你一个字符串 s，最多 可以从中删除一个字符。

请你判断 s 是否能成为回文字符串：如果能，返回 true ；否则，返回 false 。

示例 1：

输入：s = “abca”
输出：true
解释：你可以删除字符 ‘c’ 。

示例 2：

输入：s = “abc”
输出：false

题解

题目所给函数 validPalindrome 先判断是否有不一样的元素，如果有那么就删除一个字母（这里是跳过一个字母）

尝试把左指针+1，或者右指针-1，然后调用函数isNo（）判断调整后的是否是回文字符串，两种方式成功一个就可。

class Solution {
public:
    bool isNo(string s , int L , int R){
        while(L

[524. 通过删除字母匹配到字典里最长单词]

题目描述

给你一个字符串 s 和一个字符串数组 dictionary ，找出并返回 dictionary 中最长的字符串，该字符串可以通过删除 s 中的某些字符得到。

如果答案不止一个，返回长度最长且字母序最小的字符串。如果答案不存在，则返回空字符串。

示例 1：

输入：s = “abpcplea”, dictionary = [“ale”,“apple”,“monkey”,“plea”]
输出：“apple”

示例 2：

输入：s = “abpcplea”, dictionary = [“a”,“b”,“c”]
输出：“a”

题解

• ans保存答案，dstr保存容器中的需要测试是否相等的字符串

• 通过第一层循环，把每一个容器中的每一个字符串拿出来，进行测试

• 通过第二层循环，判断是否包含全部字符，

• 若包含则与之前保存的字符串进行对比，若长度大于之前的 或者 长度相等但字符序较小的 则重新赋值

注意

compare（）：在不同的编译器下返回值不同

• 当相等的时候返回0，不相等的时候返回 -1 ，1
• 当相等的时候返回0，不相等的时候返回 ascii 的差值

class Solution {
public:
    string findLongestWord(string s, vector& dictionary) {
        string ans = "" , dstr = "";
        for(int m = 0 ; m < dictionary.size() ; m++){
            dstr = dictionary[m];
            for(int i = 0 , j = 0 ; i < s.size() && j < dstr.size() ; i++){
                if(s[i] == dstr[j])j++;
                if(j == dstr.size()){
                    if(dstr.size() > ans.size() || 
                       (dstr.size() == ans.size() && ans.compare(dstr) > 0))
                    ans = dstr;
                }
            }
        }
        return ans;
    }
};