leetcode 中快慢指针的应用

快慢指针的在leetcode的问题中有很多应用，例如通过一次遍历找到链表的中间节点。 这里要介绍的是作为哨兵，应用于数组或者链表中删除特定元素，不另外开辟空间，即空间复杂度为O(1)

删除有序数组中的重复项

leetcode 26

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因为是有序数组，所以重复的元素都是在一起的。暴力处理，每次判断当前元素和后一个元素是否相同，不相同则删除，而删除需要移动后面的元素，时间复杂度为O(n^2)

使用快慢指针，slow记录的是不同元素的索引。fast作为哨兵，一开始指向slow的下一个元素，如果遇到不同的元素则赋值给slow， 最后返回数组的长度为slow + 1（索引从0开始，长度需要+1）。 此时数组中的前 slow + 1个元素都有不同的值。

代码如下：

class Solution:
    def removeDuplicates(self, nums: List[int]) -> int:
        if len(nums) == 0:
            return 0
        slow = 0
        nums_len = len(nums)
        for fast in range(1,nums_len):
            if nums[fast] != nums[slow]:
                slow += 1
                nums[slow] = nums[fast]
        return slow + 1

时间复杂度为：O(n)
空间复杂第为： O(1)

删除排序链表中的重复元素

leetcode 83

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方法和上一题一样，这里需要注意，链表需要将slow的下一个节点置为None

代码如下：

class Solution:
    def deleteDuplicates(self, head: ListNode) -> ListNode:
        if not  head:
            return None
        slow,fast = head,head
        while fast.next:
            fast = fast.next
            if fast.val != slow.val:
                slow = slow.next
                slow.val = fast.val
        slow.next = None
        return head

时间复杂度为：O(n)
空间复杂第为： O(1)

移除特定元素

letcode 27

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同样利用使用快慢指针。

slow初始值为-1，不指向任何元素，因为有可能整个数组都是待删除的元素。fast作为哨兵，从头遍历。如果遇到不等于val的元素则赋值给slow， 最后返回数组的长度为slow + 1。

代码如下：

class Solution:
    def removeElement(self, nums: List[int], val: int) -> int:
        if len(nums)  == 0:
            return 0
        nums_len = len(nums)
        slow = -1  # 
        for fast in range(nums_len):
            if nums[fast] != val:
                slow += 1
                nums[slow] = nums[fast]
        return slow + 1

时间复杂度为：O(n)
空间复杂第为： O(1)

移动零

letcode 283

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思路于上面一个问题一样，只不过这里不是移除元素0，而是要将元素0移至末尾，因此这里要进行元素的交换，而不是直接赋值

代码如下：

class Solution:
    def moveZeroes(self, nums: List[int]) -> None:
        """
        Do not return anything, modify nums in-place instead.
        """
        if len(nums)==0:
            return
        slow = -1
        nums_len = len(nums)
        for fast in range(nums_len):
            if nums[fast] != 0:
                slow += 1
                # 进行元素的交换，而不是直接赋值
                tmp = nums[slow]
                nums[slow] = nums[fast]
                nums[fast] = tmp

时间复杂度为：O(n)
空间复杂第为： O(1)