与双指针的亲密接触:快与慢的浪漫交错

公主请阅

1.合并两个有序数组


题目传送门

1.1 题目说明

给你两个按 非递减顺序 排列的整数数组 nums1nums2,另有两个整数 mn,分别表示 nums1nums2 中的元素数目。

请你 合并 nums2nums1 中,使合并后的数组同样按 非递减顺序 排列。

注意

最终,合并后数组不应由函数返回,而是存储在数组 nums1 中。为了应对这种情况,nums1 的初始长度为 m + n,其中前 m 个元素表示应合并的元素,后 n 个元素为 0,应忽略。nums2 的长度为 n


示例 1

输入

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

输出[1, 2, 2, 3, 5, 6]

解释 :需要合并 [1, 2, 3][2, 5, 6]。合并结果是 [1, 2, 2, 3, 5, 6],其中斜体加粗标注的是 nums1 中的元素。


示例 2

输入

  • nums1 = [1]
  • m = 1
  • nums2 = []
  • n = 0

输出[1]

解释 :需要合并 [1][]。合并结果是 [1]


示例 3

输入

  • nums1 = [0]
  • m = 0
  • nums2 = [1]
  • n = 1

输出[1]

解释 :需要合并的数组是 [][1]。合并结果是 [1]。注意,因为 m = 0,所以 nums1 中没有元素,nums1 中仅存的 0 仅是为了确保合并结果可以顺利存放到 nums1 中。


1.2 题目分析

题目让我们合并两个非递减顺序排列的整数数组nums1nums2,此外还有两个整数mn分别表示nums1nums2中的元素的个数,但是我们的nums1的初始长度是m+nnums2的初始化长度是n,说白了就是直接将nums2中的数据挪到nums1中去,然后在挪动的过程中进行排序的操作

那么对于这种题型,出现了两个数组,那么我们是否能使用双指针算法呢?

那么这里说说我的思路哈:

  • 先定义两个指针,一个指向nums1的有效数据的尾部(即m-1),另外一个指针指向nums2的末尾(即n-1)
  • 我们从nums1的最后一个位置开始进行元素的填充,即从m+n-1这个位置开始
  • 我们依次比较nums1nums2中当前指针指向的元素,将其中较大的元素放到nums1的后面的位置
  • 不断地进行两个指针的移动操作,直到其中一个数组的所有元素都被处理完了
  • 如果nums2中还存在剩余的元素的话,我们直接将nums2中剩下的部分赋值到nums1中,(这个时候的nums1本身的前面就是已经有序了)

那么思路成立,下面就是我们的代码部分了

1.3代码部分

C++ 复制代码
//nums1的初始长度就是m+n
void merge(int* nums1, int nums1Size, int m, int* nums2, int nums2Size, int n)
{
  int p1=m-1;//nums1最后一个有效元素的下标
  int p2=n-1;//nums2最后一个有效元素的下标
  int p=m+n-1;//这个是nums1的总长度的末尾

  //从后往前进行合并操作
  while(p1>=0&&p2>=0)//循环停止的条件,只要两个数组中都存在未处理的元素的话,就可以继续进行合并的执行操作
  {
      //因为给我们的nums1和nums2都是递减的数组,是有序的
      

      //每次比较的时候将两组中大的元素放到p的位置
      if(nums1[p1]>nums2[p2])
      {
          nums1[p]=nums1[p1];
          p1--;
      }
      else
      {
          nums1[p]=nums2[p2];
          p2--;
      }
      p--;//放下一个元素,这里是换位置
  }
  //到这里的话肯定nums1的指针已经是出界了,不满足循环条件了,但是现在nums2hiatus有元素存在的,那么我们就直接将nums2中剩下的的元素直接复制到nums1中
  while(p2>=0)
  {
      nums1[p]=nums2[p2];
      p2--;
      p--;
  }
}

1.4 代码解析

我们先设置好下标为指向位置,就依照我们的这个题的思路那里进行下标设置

然后我们使用这个while循环进行操作

这个while循环的条件是只要我们的两个指针是大于等于0的话就一直进行循环操作,直到出现合并的现象或者是有一个数组的下标变成0了,然后另外一个数组还有元素没有完成迁移

在循环中,我们利用两个下标进行比较的操作

两个数组中元素大的那一个放到nums1的后面

放完之后我们将迁移元素的那个数组的指针往左边移动一位,操作就是指针减减

对于上面的操作存在两种情况,一种是nums1中的那个指针指向的元素大,另一种就是nums2中的元素大了。

进行完上述的操作之后,我们已经让一个元素放到了nums1的末尾了

那么这个末尾的指针就需要向坐进行移动一步的操作了

然后我们出循环

到这里的话就是两种情况,一种就是nums1nums2合并完成了,还有一种就是nums1的指针小于0了,因为nums1里面的元素已经移动完了,那么此时就是nums2中还存在元素没有进行迁移了

那么我们直接将nums2中剩下的元素放到nums1里面就行了,因为此时nums2中的元素都是比nums1小的元素了

2.移动零

题目传送门

2.1题目说明

给定一个数组 nums,编写一个函数将所有的 0 移动到数组的末尾,同时保持非零元素的相对顺序。

注意

必须在不复制数组的情况下原地对数组进行操作。


示例 1

输入nums = [0, 1, 0, 3, 12]
输出[1, 3, 12, 0, 0]


示例 2

输入nums = [0]
输出[0]


2.2题目分析

这类题可以分为数组划分或者叫做数组分块

解决这类题我们首先就想到了双指针算法

这里的指针是利用数组下标来充当指针

因为在数组中我们可以利用下标索引到对应的元素

我们定义的两个指针一个是dest 一个是cur

两个指针的作用

cur:从左往右扫描数组---遍历数组

dest:已处理的区间内,非0元素的最后一个位置

cur在扫描后会将数组分为两个区间,一个是左边,一个是右边,右边就是待处理的区间,左边就是处理过的

然后再cur处理过的左区间,我们的dest在里面又区分了两个区间,左边的就是非0元素,右边的就是0

所以上面会说dest是已处理的区间内,非0元素的最后一个位置

所以这两个指针将整个数组划分为三个部分

三个区间:

[0,dest] [dest+1,cur-1] [cur,n-1]

非0元素 0 待处理

一开始我们让cur指向第一个元素,因为一开始我们没有开始扫描没有非0元素,所以让dest先指向-1下标这个元素

我们先让cur进行从左往右的扫描操作

当我们的cur遇到0元素的时候cur直接向后移动一位就行了

如果我们的cur碰到非0元素的话

先让dest++,然后让cur位置和dest位置的元素进行交换的操作

如何做到cur从前往后遍历的过程中

2.3代码部分

C 复制代码
class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums)
    {
        for(int cur=0,dest=-1;cur<nums.size();cur++)
        {
            if(nums[cur])//当cur指向的数不等于0的话
            swap(nums[++dest],nums[cur]);//让dest自增1,增完之后正是我想要交换的
        }
    }
};

2.4代码解析

如何做到cur从前往后遍历的过程中

1.遇到0元素:cur++

2.遇到非0元素:swap(dest+1,cur)

dest++,cur++

我们在这个函数里面写入一个for循环,然后循环的条件就是直到cur走完这个数组就结束,那么只要这个cur的大小小于这个数组的元素我们就能进行循环操作

通过cur遍历整个数组,只要我们的cur指向的元素不是0的话,我们就进行条件语句,先将dest进行++操作,然后我们将dest指向的元素和cur指向的元素进行交换的操作然后这么0就到后面去了,非0元素就在前面了

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