数据结构和算法笔记3:双指针法(快慢指针)
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双指针法(快慢指针法)在数组、字符串和链表的操作中是非常常见的,这里结合力扣上的题进行可一下梳理,主要的思路是我们要明确快指针指的是什么,慢指针指的是什么。它可以处理的问题主要有移除元素类问题和增加元素类问题。
1. 典型习题-移除元素类问题
27.移除元素
要我们移除目标元素,返回移动后元素的新长度。
- 快指针:原数组的索引,这里是
fast
- 慢指针:移除后数组的索引,这里是
slow
我们循环时一定是快指针遍历整个数组,然后慢指针根据条件移动,如果发现快指针不等于指定的目标元素val:nums[fast] != val
,我们对当前的nums[slow]
赋值为nums[fast]
,让后slow
自增。
class Solution {
public:
int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
int slow = 0;
for (int fast = 0; fast < nums.size(); ++fast)
{
if (nums[fast] != val)
nums[slow++] = nums[fast];
}
return slow;
}
};
26.删除有序数组中的重复项
要我们移除数组重复的元素,返回移动后元素的新长度。
- 快指针:原数组的索引,这里是
fast
- 慢指针:移除后数组的索引,这里是
slow
为了看是否有重复项我们一定是比较nums[fast]
和nums[fast - 1]
看是否相等,如果不相等,说明不重复,我们可以把当前的nums[fast]
赋值给nums[slow]
,并且slow
往前移动一位,为了fast-1
不越界,fast
的遍历应该从1开始,也是遍历整个数组,既然从1开始,slow
的初始值也应该是1,因为第一个元素我们认为不需要删除。
class Solution {
public:
int removeDuplicates(vector<int>& nums) {
int slow = 1;
for (int fast = 1; fast < nums.size(); ++fast)
{
if (nums[fast] != nums[fast - 1])
nums[slow++] = nums[fast];
}
return slow;
}
};
80.删除有序数组中的重复项II
要我们移除数组重复的元素,返回移动后元素的新长度,每个元素最多有2个。
- 快指针:原数组的索引,这里是
fast
- 慢指针:移除后数组的索引,这里是
slow
朴素的思路是判断nums[fast]前后元素是否和nums[fast]一样。
class Solution {
public:
int removeDuplicates(vector<int>& nums) {
int slow = 1;
for (int fast = 1; fast < nums.size(); ++fast)
{
if (fast < nums.size() - 1)
{
if (!(nums[fast] == nums[fast - 1] && nums[fast] == nums[fast + 1]))
nums[slow++] = nums[fast];
}
else
{
nums[slow++] = nums[fast];//最后一个元素不管重不重复都放进来,因为至少要2个
}
}
return slow;
}
};
其实可以不拘泥于26题的写法:
class Solution {
public:
int removeDuplicates(vector<int>& nums) {
int n = nums.size();
if (n <= 2)
return n;
int slow = 2;
for (int fast = 2; fast < n; ++fast)
{
if (nums[slow - 2] != nums[fast])
nums[slow++] = nums[fast];
}
return slow;
}
};
移除保留最多k个元素的通用写法:
class Solution {
public:
int removeDuplicates(vector<int>& nums) {
int n = k;
if (nums.size() <= k)
return n;
int slow = k;
for (int fast = k; fast < nums.size(); ++fast)
{
if (nums[slow - k] != nums[fast])
nums[slow++] = nums[fast];
}
return slow;
}
};
283.移动零
要我们把零全部移动到最后,一种直观的思路是使用移除元素的方法,把零移除完,然后从这时的slow开始把数组后面的值都赋值为0:
- 快指针:原数组的索引,这里是
fast
- 慢指针:移除后数组的索引,这里是
slow
class Solution {
public:
void moveZeroes(vector<int>& nums) {
int slow = 0;
for (int fast = 0; fast < nums.size(); fast++)
{
if (nums[fast] != 0)
nums[slow++] = nums[fast];
}
for (; slow < nums.size(); slow++)
{
nums[slow] = 0;
}
}
};
但我们要移动0,其实也可以直接进行位置的调换,每当发现一个nums[fast]
的值不为0,我们就调换当前nums[slow]
和nums[fast]
的值(而不是把nums[fast]
直接幅值给nums[slow]
),然后slow
自增:
class Solution {
public:
void moveZeroes(vector<int>& nums) {
int slow = 0;
for (int fast = 0; fast < nums.size(); ++fast)
{
if (nums[fast] != 0)
{
swap(nums[slow++], nums[fast]);
}
}
}
};
844.比较含退格的字符串
要我们比较两个字符串(包含退格后)是否等,两个字符串都定义快指针和慢指针
- 快指针:原数组的索引,这里是
sfast
和tfast
- 慢指针:退格后数组的索引,这里是
sslow
和tslow
对两个字符串都进行快慢指针,退格的时候slow指针自减,因为我们要用到nums[slow++],slow至少为0,所以在slow为0的时候我们规定不自减。
class Solution {
public:
bool backspaceCompare(string s, string t) {
int sfast = 0;
int sslow = 0;
int tfast = 0;
int tslow = 0;
for (; sfast < s.size(); ++sfast)
{
if (s[sfast] != '#')
s[sslow++] = s[sfast];
else if (sslow != 0)
sslow --;
}
for (; tfast < t.size(); ++tfast)
{
if (t[tfast] != '#')
t[tslow++] = t[tfast];
else if (tslow != 0)
tslow --;
}
if (tslow != sslow)
return false;
else{
for (int i = 0; i < tslow; ++i)
{
if (t[i] != s[i])
return false;
}
}
return true;
}
};
2. 典型习题-增加元素类题目
1089.复写零
要我们对输入的数组就地进行上述修改,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。
- 快指针:原数组的索引,这里是
i
- 慢指针:复写零新数组的索引,这里是
j
按照题目要求如果原数组的元素arr[i]
碰到0,新数组的索引arr[j]
要额外走一步,直到新数组索引越界走出整个循环.
这时候要注意的是原数组多走了一步,我们需要对原数组和新数组进行一步回退。
然后往回赋值(逆序遍历),循环继续进行的条件是原数组的索引i大于等于0,如果新数组索引j
没有越界,就把arr[i]
的值赋值给arr[j]
,如果arr[i]
碰到0,我们要判断当前索引j
前面能不能再赋值(有没有越界),如果可以就把j
自减,并且arr[j]
赋值为0,接着索引i
和j
继续自减回退,直到循环结束条件达到,数组也就成功复写了零:
class Solution {
public:
void duplicateZeros(vector<int>& arr) {
int len = arr.size();
int i = 0;
int j = 0;
while (j < len)
{
if (arr[i] == 0)
j++;
i++;
j++;
}
i--;
j--;
while (i >= 0)
{
if (j < len)
arr[j] = arr[i];
if (arr[i] == 0 && j - 1 >= 0)
{
j--;
arr[j] = 0;
}
i--;
j--;
}
}
};