引言 假期在看这块知识时,突然想到双指针中的”快慢指针“就像是倚天剑,一前一后单向执行(就像倚天剑被灭绝师太和周芷若依次拿到那样),就是为了测试链表环的问题(为了测试武当七子连环阵的环是否有问题);而”左右指针“就像屠龙刀,在使用时有一些前提:金毛狮王谢逊拿着时(数组有序啥的),然后用来进行二分搜索,加上递归解决Nsum问题,威猛无比 类比学习法而已,唯博君一笑耳!
双指针技巧分类:
双指针技巧分为两类:
- 一类是“快慢指针(倚天剑)”,主要解决链表中的问题,比如典型的判定链表中是否包含环;
- 一类是“左右指针(屠龙刀)”,主要解决数组/字符串中的问题,比如二分搜索。
一、快慢指针法-倚天剑
快慢指针一般会初始化指向链表的头结点head ,前进时快指针fast 在前,慢指针slow 在后,巧妙解决一些链表中的问题。
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判断链表中是否有环 经典解法双指针,一个跑得快,一个跑得慢。如果不含有环,跑的快的那个指针最终会遇到null ,说明链表不含环;如果含有环,快指针最后会超慢指针1圈,和慢指针相遇,说明链表含有环。 -
已知链表中含有环,返回这个环的起始位置 解法:当快慢指针相遇时,让其中任何一个指针指向头结点,然后两个指针以相同速度前进,再次相遇时所在的节点位置就是环开始的位置。 原因:假设第一次相遇时,假设慢指针slow 走了k步,那么快指针走了2k步,得到快指针多了了一圈为k步。设相遇点与环的起点距离为m,那么环的起点与头节点head 的距离为k-m,也就是说从head 前进k-m步就能到达环起点。巧合的是,如果从相遇点继续前进k-m布,也恰好到达环起点。 -
寻找无环单链表的重点 笨方法:先指针遍历一遍,记录中节点个数为n,然后从头再来走n/2步 优雅解法:快指针一次走两步,慢指针一次走一步,当快指针到链表尽头时,慢指针就处于链表的中间位置。 应用:寻找链表中点的一个重要作用就是对链表进行归并排序。对两部分链表分别排序,然后合并为有序数组。 -
寻找单链表的倒数第k个元素 还是快慢指针,让快指针先走k步,然后快慢指针同时前进。快指针到链表尽头时,慢指针所在位置就是倒数第k个链表节点
二、左右指针法-屠龙刀
基本用法:一般初始化为left=0,right=len(num)-1
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二分搜索 左右指针在数组两端初始化,左指针往右走,右指针往做走,直至找到目标值 -
两数之和 数组有序时,就应该想到双指针技巧。类似二分搜索,通过sum大小调节left和right的移动,直至找到目标对 -
翻转数组 左右指针在数组两端初始化,相向而行,同时交互对应的元素 -
滑动窗口算法 双指针技巧的最高境界。快慢指针在数组/字符串上的应用。如果掌握了该算法,既可以解决一大类字符串匹配问题
三、左右指针法高级用法之-二分搜索算法(屠龙刀威力之一)
场景:给定一个数寻找左侧边界、寻找右侧边界
技巧:
? 1)不要出现else,而是把所有情况用else if写清楚,这样可以清晰展现所有细节;
? 2)计算mid时要防止溢出,推荐使用left + (right-left)/2 ,而不是(left + right)/2 。
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寻找一个数(基本二分搜索) 数组排序为有序,左右指针根据大小判断左右指针依次相向而行,找到目标值 差异梳理:因为我们初始化right = num.length-1 ,决定了我们搜索区间是[left,right] 所以决定了while(left <= right) ,同时也决定了left=mid+1 和right=mid-1 因此我们只需要找到一个target 的索引即可,所以当nums[mid] == target 时可以立即返回 -
寻找左侧边界的二分搜索 [1,2,2,2,3]返回下标1 差异梳理:因为我们初始化right = num.length ,决定了我们搜索区间是[left,right) 所以决定了while(left < right) ,同时也决定了left=mid+1 和right=mid 因为我们需要找到target 的最左侧索引即可,所以当nums[mid] == target 时不要立即返回,而要收缩右侧边界以锁定左侧边界 -
寻找右侧边界的二分搜索 [1,2,2,2,3]返回下标3 差异梳理:因为我们初始化right = num.length ,决定了我们搜索区间是[left,right) 所以决定了while(left < right) ,同时也决定了left=mid+1 和right=mid 因为我们需要找到target 的最右侧索引即可,所以当nums[mid] == target 时不要立即返回,而要收缩左侧边界以锁定右侧边界。 又因为收缩左侧边界时必须left = mid+1 ,所以无论是left还是right,必须减1
逻辑统一: 对于寻找左右边界的二分搜索,常见的方式是使用左闭右开的"搜索区间"。我们还根据逻辑将"搜索区间"全部统一成两端都闭,便于记忆,好记,只要稍改nums[mid] == target 条件处的代码和函数返回的代码逻辑即可,推荐拿小本子记下内容,作为二分搜索模板。
四、左右指针法高级用法之-Nsum问题(屠龙刀威力之二)
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2Sum的核心解法 笨方法:二重循环穷举,时间复杂度O(N2),空间复杂度为O(1) 优雅方法:用空间换时间,通过哈希表记录元素值到索引的映射,减少时间复杂度; 2Sum问题就是想教我们如何使用哈希表解决问题 -
2Sum问题不重复结果对 基本思路是排序加双指针,但是会出现结果重复。出问题的地方在于sum == target 条件的if分支,当给res 加入结果后,lo 和hi 在改变1的同时,还应该跳过所有重复元素。 -
3Sum问题 笨方法:穷举 优雅方法:使用遍历第一个数然后调用2Sum,关键点在于不能让第一个数重复,至于后面的2个数,复用的2Sum函数会保证他们不重复 时间复杂度O(N2) -
4Sum问题 相同套路:穷举第一个数组,然后使用3Sum解决剩下3个数,然后组合出和为target 的四元组。 -
Num 问题 首先对nums数组排序,然后n == 2 时是2Sum的双指针解法,n > 2 时就是穷举第一个数字,然后递归调用计算(n-1)Sum ,组装答案
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