【优选算法】探索双指针之美(一):初识双指针

文章目录

    • 前言:
    • [1.1 移动零](#1.1 移动零)
    • [1.2 复写零](#1.2 复写零)
    • [1.3 快乐数](#1.3 快乐数)
    • 最后

前言:

双指针顾名思义就是用两个指针相互配合来解决问题的。这两个指针可以在同一个数组或链表上,也可以在不同的数据结构上。它们既可以同时移动,也可以一快一慢。

作用: 使用双指针可以提高效率,在一次遍历中就可以解决问题,避免了重复遍历和不必要的计算。

1.1 移动零

题目链接: 283.移动零
题目叙述: 给定一个数组 nums,编写一个函数将所有 0 移动到数组的末尾,同时保持非零元素的相对顺序。

请注意 ,必须在不复制数组的情况下原地对数组进行操作。

解题思路: 双指针算法(利用数组下标充当指针)

1. 定义两个指针

cur:从左向右扫描数组,遍历数组。

dest:已经处理的区间内,非零元素的最后一个位置。

2. 两个指针将区间分为3部分

[0,dest]:非零元素

[dest+1,cur-1]:零元素

[cur,n-1]:待处理元素

3. 过程模拟

①让cur指向下标为0的位置

②让dest指向-1的位置(因为dest是非零元素的最后一个位置,刚开始时不知道第一个位置是否为非零元素)

③ 让cur进行扫描,cur会遇到两种情况:零元素和非零元素;

当遇到0元素时,cur++,就可以满足区间[dest+1,cur-1]为零元素

当遇到非零元素时,先让dest++,然后交换curdest位置上的值,cur++进行下一个数据的扫描

4. 代码实现

cpp 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])//处理非零元素
            swap(nums[++dest],nums[cur]);
        }
    }
};

1.2 复写零

题目链接: 1089.复写零
题目叙述: 给你一个长度固定的整数数组 arr ,请你将该数组中出现的每个零都复写一遍,并将其余的元素向右平移。

注意:请不要在超过该数组长度的位置写入元素。请对输入的数组 就地 进行上述修改,不要从函数返回任何东西

解题思路: 先根据"异地"操作,然后优化成双指针下的"就地"操作

1.异地操作

① 定义一个cur指针,指向数组中的第一个元素

②定义一个dest指针,指向开辟数组中最终的位置

③当cur扫描时碰到非零元素,dest位置插入这个非零元素,cur++,dest++(两个指针同时向右挪动一位)

④ 当cur扫描时碰到零元素,dest位置插入0,dest向右再挪动一位插入0cur++,dest++(两个指针同时向右挪动一位)

[1,0,2,3,0,4,5,0]

[1,0,0,2,3,0,0,4]

2.就地操作

当我们进行就地操作时,会发现从左向右操作时会覆盖掉数组中原来的数据,所以我们需要从右往左进行操作

从右往左进行操作时就需要首先找到cur指向的最后一个复写的数.

2.1先找到最后一个复写的数

①先判断cur位置的值,为0 ,dest移动2步;不为0dest移动1

②移动dest

③判断dest是否为最后一个位置

cur向下移动一位

2.2 处理边界情况

当我们找最后一个复写的数时会发现dest指向的位置会有两种情况

①判断是否dest > n-1

② 若大于将n-1指向的位置赋0

cur--,dest-=2

2.3 "从后向前"完成复写

①保证cur > 0

②如果cur指向的位置不为零,将cur位置的值给destcur--,dest--

③如果cur指向的位置为零,将dest位置的值赋0dest++,再将dest位置的值赋为0

cur--,dest--

3.代码实现

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    void duplicateZeros(vector<int>& arr) {
        //1.找到最后一个复写的数
        int cur = 0,dest = -1; int n = arr.size();
        while(cur < n)
        {
            if(arr[cur]) dest++;
            else dest+=2;
            if(dest >= n - 1) break;
            cur++;
        }
        //2.处理边界情况
        if(dest > n-1)
        {
            arr[n-1] = 0;
            cur--;
            dest-=2;
        }
        //"从前向后"完成复写
        while(cur>=0)
        {
            if(arr[cur])
            {
                arr[dest--] = arr[cur--];

            }
            else
            {
                arr[dest--] = 0;
                arr[dest--] = 0; 
                cur--;
            }
        }
    }
};

1.3 快乐数

题目链接: 202.快乐数
题目叙述: 编写一个算法来判断一个数 n 是不是快乐数。

「快乐数」 定义为:

对于一个正整数,每一次将该数替换为它每个位置上的数字的平方和。

然后重复这个过程直到这个数变为 1,也可能是 无限循环 但始终变不到 1。

如果这个过程 结果为 1,那么这个数就是快乐数。

如果 n 是 快乐数 就返回 true ;不是,则返回 false 。

示例 1:

输入 :n = 19

输出 :true

解释

12 + 92 = 82

82 + 22 = 68

62 + 82 = 100

12 + 02 + 02 = 1

示例 2:

输入 :n = 2

输出:false

解题思路: 类似判断链表是否有环->抽象出的链表:判断环里的数是否为1

解法: 快慢双指针

①定义快慢指针

②慢指针每次向后移动一步,快指针每次向后移动两步

③判断相遇时候的值

解题步骤:

1.定义一个函数获取每一位的数字的平方和

2.定义快慢指针 fast 指向第二个数, slow 指向第一个数

3.让slow 走一步,fast 走两步,直到两个相遇为止

4. 判断相遇位置的值

代码实现:

cpp 复制代码
class Solution
{
public:
    int Sum(int n)//返回n这个数每一位上的平方和
    {
        int sum = 0;
        while(n)
        {
            int t = n % 10;
            sum += t * t;
            n = n / 10;
        }
        return sum;
    }
    bool isHappy(int n)
    {
        int slow = n,fast = Sum(n);
        while(slow != fast)
        {
            slow = Sum(slow);
            fast = Sum(Sum(fast));
        }
        return slow == 1;
    }
};

最后

以上三道题就是对双指针算法的初步应用,可以帮助我们初步了解并熟悉双指针算法,欲知后事如何,关注我请听下回分解

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