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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cur和dest位置上的值,cur++进行下一个数据的扫描
4. 代码实现
cpp
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0;cur++,dest++(两个指针同时向右挪动一位)
⑤ [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0,dest移动1步
②移动dest
③判断dest是否为最后一个位置
④cur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
③ 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dest,cur--,dest--
③如果cur指向的位置为零,将dest位置的值赋0,dest++,再将dest位置的值赋为0;
④cur--,dest--
3.代码实现
cpp
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
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