算法中的双指针思想及常见应用
最近在刷leetcode，碰到了许多双指针类的题目，题目是根据githubCyC大佬，在这里总结下：所谓双指针，指的是在遍历对象的过程中，不是普通的使用单个指针进行访问，而是使用两个相同方向或者相反方向的指针进行扫描，从而达到相应的目的。换言之，双指针法充分使用了数组有序这一特征，从而在某些情况下能够简化一些运算。
(注：这里的指针，并非专指c中指针的概念，而是指索引，游标或指针，可迭代对象等)
题目：定给一个已按照升序个结果排列 的有序数组，找到两个数使得它们相加之和等于目标数。
函数应该返回这两个下标值 index1和index2，其中index1必须小于index2 。
说明：
- 返回的下标值（index1和index2）不是从零开始的。
- 你可以假设每个输入只对应唯一的答案，而且你不可以重复使用相同的元素。
示例：
输入：数字= [ 2,7,11,15 ]，目标= 9
输出： [1,2]
解释： 2与7之和等于目标数9.因此index1 = 1，index2 = 2。
解决方法：
使用双指针，一个指针指向值较小的元素，一个指针指向值较大的元素。指向较小元素的指针从头向尾遍历，指向较大元素的指针从尾向头遍历。
-
如果两个指针指向元素的和sum == target，那么得到要求的结果;
-
如果sum> target，移动较大的元素，使sum变小一些;
-
如果sum <target，移动较小的元素，使sum变大一些。
public int[] twoSum(int[] numbers, int target) {
int i = 0, j = numbers.length - 1;
while (i < j) {
int sum = numbers[i] + numbers[j];
if (sum == target) {
return new int[]{i + 1, j + 1};
} else if (sum < target) {
i++;
} else {
j--;
}
}
return null;
}
问题：给定一个链表，判断链表中是否有环。
为了表示给定链表中的环，我们使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置（索引从 0 开始）。 如果 pos 是 -1，则在该链表中没有环。
示例 1：
输入：head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第二个节点。
示例 2：
输入：head = [1,2], pos = 0
输出：true
解释：链表中有一个环，其尾部连接到第一个节点。
示例 3：
输入：head = [1], pos = -1
输出：false
解释：链表中没有环。
**解决：**使用双指针，一个指针每次移动一个节点，一个指针每次移动两个节点，如果存在环，那么这两个指针一定会相遇，好比于操场，如果一个用走，一个用跑，两个肯定相遇。
public boolean hasCycle(ListNode head) {
if (head == null) {
return false;
}
ListNode l1 = head, l2 = head.next;
while (l1 != null && l2 != null && l2.next != null) {
if (l1 == l2) {
return true;
}
l1 = l1.next;
l2 = l2.next.next;
}
return false;
}
**问题：**编写一个函数，以字符串作为输入，反转该字符串中的元音字母。
示例 1:
输入: "hello"
输出: "holle"
示例 2:
输入: "leetcode"
输出: "leotcede"
**解决：**使用双指针指向待反转的两个元音字符，一个指针从头向尾遍历，一个指针从尾到头遍历。
private final static HashSet<Character> vowels = new HashSet<>(Arrays.asList('a', 'e', 'i', 'o', 'u', 'A', 'E', 'I', 'O', 'U'));
public String reverseVowels(String s) {
int i = 0, j = s.length() - 1;
char[] result = new char[s.length()];
while (i <= j) {
char ci = s.charAt(i);
char cj = s.charAt(j);
if (!vowels.contains(ci)) {
result[i++] = ci;
} else if (!vowels.contains(cj)) {
result[j--] = cj;
} else {
result[i++] = cj;
result[j--] = ci;
}
}
return new String(result);
}
**问题：**给定一个非空字符串 s，最多删除一个字符。判断是否能成为回文字符串。
示例 1:
输入: "aba"
输出: True
示例 2:
输入: "abca"
输出: True
解释: 你可以删除c字符。
注意:
-
字符串只包含从 a-z 的小写字母。字符串的最大长度是50000。
**解决：**先写一个是否是回文的函数，然后再使用双指针，只要是回文数，头尾指针在遍历时肯定一样，如果不一样，可以去掉一个，增加i或减小j；
public boolean validPalindrome(String s) {
int i = -1, j = s.length();
while (++i < --j) {
if (s.charAt(i) != s.charAt(j)) {
return isPalindrome(s, i, j - 1) || isPalindrome(s, i + 1, j);
}
}
return true;
}
private boolean isPalindrome(String s, int i, int j) {
while (i < j) {
if (s.charAt(i++) != s.charAt(j--)) {
return false;
}
}
return true;
}
问题：给定两个有序整数数组 nums1 和 nums2，将 nums2 合并到 nums1 中*，*使得 num1 成为一个有序数组。
说明:
- 初始化 nums1 和 nums2 的元素数量分别为 m 和 n。
- 你可以假设 nums1 有足够的空间（空间大小大于或等于 m + n）来保存 nums2 中的元素。
示例:
输入:
nums1 = [1,2,3,0,0,0], m = 3
nums2 = [2,5,6], n = 3
输出: [1,2,2,3,5,6]
**解决：**使用双指针，需要从尾开始遍历，否则在nums1上归并得到的值会覆盖还未进行归并比较的值。
public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
int index1 = m - 1, index2 = n - 1;
int indexMerge = m + n - 1;
while (index1 >= 0 || index2 >= 0) {
if (index1 < 0) {
nums1[indexMerge--] = nums2[index2--];
} else if (index2 < 0) {
nums1[indexMerge--] = nums1[index1--];
} else if (nums1[index1] > nums2[index2]) {
nums1[indexMerge--] = nums1[index1--];
} else {
nums1[indexMerge--] = nums2[index2--];
}
}
}
问题：给定一个非负整数 c ，你要判断是否存在两个整数 a 和 b，使得 a2 + b2 = c。
示例1:
输入: 5
输出: True
解释: 1 * 1 + 2 * 2 = 5
示例2:
输入: 3
输出: False
**解决：**一个从头遍历，一个从目标数字的开方往回遍历，如果目标数字大于实际数字，则i++;如果目标数字小于实际数字，则j–;如果目标数字等于实际数字，则找到了;
public boolean judgeSquareSum(int c) {
int i = 0, j = (int) Math.sqrt(c);
while (i <= j) {
int powSum = i * i + j * j;
if (powSum == c) {
return true;
} else if (powSum > c) {
j--;
} else {
i++;
}
}
return false;
}
