双指针技巧秒杀七道数组题目

简介: 本文介绍双指针技巧在数组和链表中的应用,重点解析快慢指针如何实现原地修改。通过LeetCode经典题如删除有序数组/链表重复项,展示如何用慢指针记录结果、快指针遍历数据,高效完成去重,时间复杂度O(N),避免频繁数据搬移。

LeetCode
力扣
难度

  1. Two Sum II - Input Array Is Sorted
  2. 两数之和 II - 输入有序数组
    🟠
  3. Remove Duplicates from Sorted Array
  4. 删除有序数组中的重复项
    🟢
  5. Remove Element
  6. 移除元素
    🟢
  7. Move Zeroes
  8. 移动零
    🟢
  9. Reverse String
  10. 反转字符串
    🟢
  11. Longest Palindromic Substring
  12. 最长回文子串
    🟠
  13. Remove Duplicates from Sorted List
  14. 删除排序链表中的重复元素
    🟢
    -
    剑指 Offer 57. 和为s的两个数字
    🟢
    -
    剑指 Offer II 006. 排序数组中两个数字之和
    🟢
    处理数组和链表相关问题时,双指针技巧是经常用到的,双指针技巧主要分为两类:左右指针和快慢指针。所谓左右指针,就是两个指针相向而行或者相背而行;而所谓快慢指针,就是两个指针同向而行,一快一慢。对于单链表来说,大部分技巧都属于快慢指针,单链表的六大解题套路 都涵盖了,比如链表环判断,倒数第 K 个链表节点等问题,它们都是通过一个 fast 快指针和一个 slow 慢指针配合完成任务。
    在数组中并没有真正意义上的指针,但我们可以把索引当做数组中的指针,这样也可以在数组中施展双指针技巧,本文主要讲数组相关的双指针算法
    快慢指针技巧
    原地修改
    数组问题中比较常见的快慢指针技巧,是让你原地修改数组。
    比如说看下力扣第26题「删除有序数组中的重复项」,让你在有序数组去重:
  15. 删除有序数组中的重复项 | 力扣 | LeetCode | 🟢
    给你一个 非严格递增排列 的数组 nums ,请你原地 删除重复出现的元素,使每个元素 只出现一次 ,返回删除后数组的新长度。元素的 相对顺序 应该保持 一致 。然后返回 nums 中唯一元素的个数。
    考虑 nums 的唯一元素的数量为 k ,你需要做以下事情确保你的题解可以被通过:
    更改数组 nums ,使 nums 的前 k 个元素包含唯一元素,并按照它们最初在 nums 中出现的顺序排列。nums 的其余元素与 nums 的大小不重要。
    返回 k 。
    判题标准:
    系统会用下面的代码来测试你的题解:
    int[] nums = [...]; // 输入数组
    int[] expectedNums = [...]; // 长度正确的期望答案
    int k = removeDuplicates(nums); // 调用
    assert k == expectedNums.length;
    for (int i = 0; i < k; i++) {
    assert nums[i] == expectedNums[i];
    }
    如果所有断言都通过,那么您的题解将被 通过。
    示例 1:
    输入:nums = [1,1,2]
    输出:2, nums = [1,2,_]
    解释:函数应该返回新的长度 2 ,并且原数组 nums 的前两个元素被修改为 1, 2 。不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。
    示例 2:
    输入:nums = [0,0,1,1,1,2,2,3,3,4]
    输出:5, nums = [0,1,2,3,4]
    解释:函数应该返回新的长度 5 , 并且原数组 nums 的前五个元素被修改为 0, 1, 2, 3, 4 。不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。
    提示:
    1 <= nums.length <= 3 * 104
    -104 <= nums[i] <= 104
    nums 已按 非严格递增 排列
    函数签名如下:
    简单解释一下什么是原地修改:
    如果不是原地修改的话,我们直接 new 一个 int[] 数组,把去重之后的元素放进这个新数组中,然后返回这个新数组即可。但是现在题目让你原地删除,不允许 new 新数组,只能在原数组上操作,然后返回一个长度,这样就可以通过返回的长度和原始数组得到我们去重后的元素有哪些了。
    由于数组已经排序,所以重复的元素一定连在一起,找出它们并不难。但如果毎找到一个重复元素就立即原地删除它,由于数组中删除元素涉及数据搬移,整个时间复杂度是会达到 O(N2)O(N2)。
    高效解决这道题就要用到快慢指针技巧:
    我们让慢指针 slow 走在后面,快指针 fast 走在前面探路,找到一个不重复的元素就赋值给 slow 并让 slow 前进一步。这样,就保证了 nums[0..slow] 都是无重复的元素,当 fast 指针遍历完整个数组 nums 后,nums[0..slow] 就是整个数组去重之后的结果。
    看代码:
    Java
    运行代码
    复制代码
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    class Solution {
    public int removeDuplicates(int[] nums) {
    if (nums.length == 0) {
        return 0;
    }
    int slow = 0, fast = 0;
    while (fast < nums.length) {
        if (nums[fast] != nums[slow]) {
            slow++;
            // 维护 nums[0..slow] 无重复
            nums[slow] = nums[fast];
        }
        fast++;
    }
    // 数组长度为索引 + 1
    return slow + 1;
    
    }
    }
    再简单扩展一下,看看力扣第 83 题「删除排序链表中的重复元素」,如果给你一个有序的单链表,如何去重呢?其实和数组去重是一模一样的,唯一的区别是把数组赋值操作变成操作指针而已,你对照着之前的代码来看:
    Java
    运行代码
    复制代码
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    class Solution {
    public ListNode deleteDuplicates(ListNode head) {
    if (head == null) return null;
    ListNode slow = head, fast = head;
    while (fast != null) {
        if (fast.val != slow.val) {
            // nums[slow] = nums[fast];
            slow.next = fast;
            // slow++;
            slow = slow.next;
        }
        // fast++
        fast = fast.next;
    }
    // 断开与后面重复元素的连接
    slow.next = null;
    return head;
    
    }
    }
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