算法刷题第三天:双指针--2

简介: 右指针不断向右移动,每次右指针指向非零数,则将左右指针对应的数交换,同时左指针右移。

一,移动零


283. 移动零 - 力扣(LeetCode)

https://leetcode.cn/problems/move-zeroes/

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思路及解法


使用双指针,左指针指向当前已经处理好的序列的尾部,右指针指向待处理序列的头部。


右指针不断向右移动,每次右指针指向非零数,则将左右指针对应的数交换,同时左指针右移。


注意到以下性质:


左指针左边均为非零数;


右指针左边直到左指针处均为零。


因此每次交换,都是将左指针的零与右指针的非零数交换,且非零数的相对顺序并未改变。


class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        int n = nums.size(), left = 0, right = 0;
        while (right < n) {
            if (nums[right]) {
                swap(nums[left], nums[right]);
                left++;
            }
            right++;
        }
    }
};


复杂度分析


  • 时间复杂度:O(n),其中 nn 为序列长度。每个位置至多被遍历两次。


  • 空间复杂度:O(1)。只需要常数的空间存放若干变量。


二,两数之和 II - 输入有序数组


167. 两数之和 II - 输入有序数组 - 力扣(LeetCode)

https://leetcode.cn/problems/two-sum-ii-input-array-is-sorted/

e1876d607b62402f9a2a7cf8cae4fa7b.png


之前我们做过这样的一道题,要么直接暴力求解,要么用哈希表去找对应的解。


1,二分查找


在数组中找到两个数,使得它们的和等于目标值,可以首先固定第一个数,然后寻找第二个数,第二个数等于目标值减去第一个数的差。利用数组的有序性质,可以通过二分查找的方法寻找第二个数。为了避免重复寻找,在寻找第二个数时,只在第一个数的右侧寻找。


class Solution {
public:
    vector<int> twoSum(vector<int>& numbers, int target) {
        for (int i = 0; i < numbers.size(); ++i) {
            int low = i + 1, high = numbers.size() - 1;
            while (low <= high) {
                int mid = (high - low) / 2 + low;
                if (numbers[mid] == target - numbers[i]) {
                    return {i + 1, mid + 1};
                } else if (numbers[mid] > target - numbers[i]) {
                    high = mid - 1;
                } else {
                    low = mid + 1;
                }
            }
        }
        return {-1, -1};
    }
};


复杂度分析


●时间复杂度: O(nlogn), 中n是数组的长度。需要遍历数组一次确定第一个数,时间复杂渡是O(n),寻找第二个数使用二分查找,时间复杂度是O(logn),因此总时间复杂渡是O(n logn)

●空间复杂度: 0(1)。.


2,双指针:


初始时两个指针分别指向第一个元素位置和最后一 个元素的位置。 每次计算两个指针指向的两个元素之和,并和目标值比较。如果两个元素之和等于目标值,则发现了唯-解。如果两个元素之和小于目标值,则将左侧指针右移-位。 如果两个元素之和大于目标值,则将右侧指针左移-位。 移动指针之后,鰒上述操作,直到找到答案。


使用双指针的实质是缩小查找范围。那么会不会把可能的解过滤掉?答案是不会。假设numbers[i] +numbers[j]= target 是唯一解, 中0≤i< j≤numbers.length - 1。初始时两个指针分别指向下标0和下标numbers.length - 1,左指针指向的下标小于或等于i,右指针指向的下标大于或等于j。除非初始时左指针和右指针已经位于下标i和j,否则-定是左指针先到达下标i的位置或者右指针先到达下标j的位置。


如果左指针先到达下标i的位置,此时右指针还在下标j的右侧,sum> target,因此一定是右指针左移,左指针不可能移到i的右侧。


如果右指针先到达下标j的位置,此时左指针还在下标i的左侧,sum< target, 因此一定是左指针右移,右指针不可能移到j的左侧。


由此可见,在整个移动过程中,左指针不可能移到i的右侧,右指针不可能移到j的左侧,因此不会把可能的解过滤掉。于题目确保有唯一的答案, 因此使用双指针一定可以找到答案。


class Solution {
public:
    vector<int> twoSum(vector<int>& numbers, int target) {
        int low = 0, high = numbers.size() - 1;
        while (low < high) {
            int sum = numbers[low] + numbers[high];
            if (sum == target) {
                return {low + 1, high + 1};
            } else if (sum < target) {
                ++low;
            } else {
                --high;
            }
        }
        return {-1, -1};
    }
};


复杂度分析


  • 时间复杂度:O(n),其中 nn 是数组的长度。两个指针移动的总次数最多为 n 次。


  • 空间复杂度:O(1)。


以上部分来自力扣,由本人整理。

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