算法通关村第三关 | 数组双指针

1. 双指针思想

        在数组中，所谓双指针就是两个变量，不一定真的是指针，双指针在处理数组，字符串场景下很常见，例子：从下面序列中删除重复元素，[1,2,2,2,3,3,3,3,5,5,7,8],重复元素只保留一个，删除后结果：[1,2,3,5,7,8],如图：

 上面的一个在前一个在后的方式称为快慢指针，有些场景从两端向中间走，这种称为对撞型指针，还有背向型，从中间往两端走。

2.删除元素

LeetCode27.给你一个数组和一个值val。你需要原地移除所有的数值等于val的元素，并返回移除后数组的新长度，要求：不要使用额外的数组空间，你必须仅使用O（1）,额外空间并原地修改输入数组，元素的顺序可以改变，你不需要考虑数组中超出新长度后面的数组。

 2.1 第一种：快慢指针，

定义两个指针slow和fast，初始值都是0，slow之前是有效部分，fast表示当前要访问的元素，

1. 如果nums[fast] != val时候，将其移动到nums[slow++]处，slow同步移动

2. 如果nums[fast] = val时候，slow不动，fast向后移动图示：

 代码：

    public static int removeElement(int[] nums,int val){
        int slow = 0;
        for (int fast = 0; fast < nums.length; fast++) {
            if (nums[fast] != val ){
                nums[slow] = nums[fast];
                slow++;
            }
        }
        return slow;
    }

2.2 对撞双指针

创建左右指针，分别在头尾处，

1. 当左边不等于val时候继续向右移动，如果等于val，和右指针不等于val时候，则替换，让右指针位置元素替换左指针，

2. 右指针不等于val时候停止移动，等待替换，等于val时候向前移动

3.直到左右碰撞的时候两指针停止。

以nums= [0,1,2,2,3,0,4,2] ,val = 2为例。

 代码：

    public static int remove2(int[] nums,int val){
        int right = nums.length-1;
        int left = 0;
        for(left = 0; left <= right;){
            if (nums[left] == val && nums[right] != val){
                int temp = nums[left];
                nums[left] = nums[right];
                nums[right] = nums[temp];
            }
        }
        while (nums[left] != val) left++;
        while (nums[right] == val) right--;
        return left;
    }

2.2删除有序数组的重复项

 不考虑数组中超出新长度后面的元素，

1. 每个元素只出现一次，不考虑只有一个元素的移动情况

2. slow指针指向第二个元素，让nums[fast]和nums[slow -1] 比较，相等则fast移动，不相等则将nums[fast]填充到nums[slow]处，slow++；fast++；

3.因为slow最后指向位置的元素是不需要的，所以数组长度就是slow

代码:

    public static int remove(int[] nums){
        //slow表示可以放入新元素的位置，索引为0的元素可不用管，
        int slow = 1;
        for (int fast = 0; fast < nums.length; fast++) {
            if (nums[fast] != nums[slow -1]){
                nums[slow] = nums[fast];
                slow++;
            }
        }
        return slow;
    }

接下来由于作者精力有限只为大家提供题目和思路，如果需要进一步学习，可在评论区留言或自信我。后续有空会为大家补上。

3.元素奇偶移动专题

 这个题目和2.1中的对撞双指针解题思路类似

1. 定义左右指针，在头部和尾部，左指针为偶数则向右移动，不为偶数和右指针为偶数同时满足时候，交换位置，

2.交换完继续，左指针为偶数向右移动，右指针为奇数向左移动，

3.返回值，最后交换完毕返回的数组，不用考虑边界问题

4.数组轮转问题

解题思路：

1.  首先对整个数组反转，结果[7,6,5,4,3,2,1]

2. 在K处将数组分为两组，[7,6,5],  [4,3,2,1]

3. 再将两个数组都反转得到[5,6,7] 和[1,2,3,4]

5. 数组的区间专题

 解题思路：用快慢指针解题

1. 慢指针在每个区间的起始位置，快指针从慢指针处开始向后遍历，出现nums[fast]+1 !=  nums[fast+1]的时候达到边界此时[slow,fast]数组为一个区间

2.之后让slow=fast +1,重新开始遍历循环。

代码：

    public static List ranges(int[] numns){
        List res = new ArrayList<>();
        //slow指向第一个区间的起始位置
        int slow = 0;
        //fast向后遍历直到不满足连续递增为止numns[fast] +1 != numns[fast +1]
        //或者fast达到边界，则当前连续区间[slow,fast]遍历完毕，将其写入结果咧
        for (int fast = 0; fast < numns.length; fast++) {
            if (fast + 1 == numns.length && numns[fast] +1 != numns[fast +1]){
                //将当前区间[slow,fast]写入结果列表
                StringBuilder sb = new StringBuilder();
                sb.append(numns[slow]);
                if (slow != fast){
                    sb.append("->").append(numns[fast]);
                }
                res.add(sb.toString());
                //将slow更新到下个区间起始位置
                slow = fast +1;
            }
        }
        return res;
    }

6.字符串替换空格问题

解题思路：

第一种：当空间足够大的时候，将原始数组出现空格的位置直接替换成20%，

第二种：

1.先遍历一次数组，计算出字符串中的空格数，由此计算出替换后之后的字符串长度，每一个空格长度增加2，

2.从尾部开始复制和替换，用fast和slow指针分别指向原始字符串和新字符串的末尾，然后slow不动，fast移动，

3.若指向的不是空格，则复制到slow位置，然后两者同时移动一步，

4.若指向的是空格，在slow中插入20%，每插入一次移动一步，fast只移动一步，

代码：

    public String replase(StringBuffer str){
        if (str == null){
            return null;
        }
        //空格数量
        int numblank = 0;
        int len = str.length();
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (str.charAt(i) == ' '){
                numblank++;
            }
        }
        //计算总长度并设置长度
        str.setLength(len + 2 * numblank);
        //两个指针‘
        int fast = len -1;
        int slow = len + 2 * numblank -1;
        //第二个条件
        while (fast >= 0 && slow > fast){
            char c = str.charAt(fast);
            if (c == ' '){
                fast--;
                str.setCharAt(slow--,'0');
                str.setCharAt(slow--,'2');
                str.setCharAt(slow--,'%');
            }else {
                str.setCharAt(slow,c);
                slow--;
                fast--;
            }
        }
        return str.toString();
    }