算法核心-双指针问题

分析&回答

为了方便迅速记忆，给大家杜撰几个概念出来。

• 逆向指针：指针异动方向相反。
• 同向指针：指针异动方向相同。
  • 快慢指针：一个指针快、一个指针慢。
  • 等距指针：两个指针一样快。
  • 多路指针：指针分别在多个链表或多个数组

逆向指针解决问题 （二分查找）

给定一个 n 个元素有序的（升序）整型数组 nums 和一个目标值 target  ，写一个函数搜索 nums 中的 target，如果目标值存在返回下标，否则返回 -1。

class Solution {
    public int search(int[] nums, int target) {
        int low = 0, high = nums.length - 1;
        while (low <= high) {
            int mid = (high - low) / 2 + low;
            int num = nums[mid];
            if (num == target) {
                return mid;
            } else if (num > target) {
                high = mid - 1;
            } else {
                low = mid + 1;
            }
        }
        return -1;
    }
}

同向指针解决问题

快慢指针解决问题（链表中间元素）

给定一个头结点为 head 的非空单链表，返回链表的中间结点。如果有两个中间结点，则返回第二个中间结点。

用两个指针 `slow` 与 `fast` 一起遍历链表。`slow` 一次走一步，
`fast` 一次走两步。那么当 `fast` 到达链表的末尾时，`slow` 必然位于中间。

class Solution {
    public ListNode middleNode(ListNode head) {
        ListNode slow = head, fast = head;
        while (fast != null && fast.next != null) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next.next;
        }
        return slow;
    }
}

• 其他应用：
  LeetCode 141.环形链表
  LeetCode 26 删除排序数组中的重复项

等距指针解决问题（链表倒数第k个元素）

输入一个链表，输出该链表中倒数第k个节点。为了符合大多数人的习惯，本题从1开始计数，即链表的尾节点是倒数第1个节点。

例如，一个链表有 6 个节点，从头节点开始，它们的值依次是 1、2、3、4、5、6。这个链表的倒数第 3 个节点是值为 4 的节点。

class Solution {
    public ListNode getKthFromEnd(ListNode head, int k) {
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;

        while (fast != null && k > 0) {
            fast = fast.next;
            k--;
        }
        while (fast != null) {
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }

        return slow;
    }
}

多路指针解决问题（合并排序的数组）

给定两个排序后的数组 A 和 B，其中 A 的末端有足够的缓冲空间容纳 B。 编写一个方法，将 B 合并入 A 并排序。

初始化 A 和 B 的元素数量分别为 m 和 n。

class Solution {
    public void merge(int[] A, int m, int[] B, int n) {
        int pa = 0, pb = 0;
        int[] sorted = new int[m + n];
        int cur;
        while (pa < m || pb < n) {
            if (pa == m) {
                cur = B[pb++];
            } else if (pb == n) {
                cur = A[pa++];
            } else if (A[pa] < B[pb]) {
                cur = A[pa++];
            } else {
                cur = B[pb++];
            }
            sorted[pa + pb - 1] = cur;
        }
        for (int i = 0; i != m + n; ++i) {
            A[i] = sorted[i];
        }
    }
}

题目代码出自LeetCode，请自行查阅。

反思&扩展

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