C/C++双指针_c++ 双指针

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算法解释

双指针主要用于遍历数组，通过两个指针指向不同的元素，从而可以协同完成任务。也可以多个数组多个指针。

若两个指针遍历一个数组，遍历方向相同并且不会相交（两个指针包围的区域）称为滑动窗口，用于区间搜索。

若两个指针遍历一个数组，遍历方向相反，可以用来搜索，待搜索的数组往往是排序好的（例如：二分查找）

对于C++，指针和常量，指针函数和函数指针也是常见操作。

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Two Sum

167.两数之和Ⅱ - 输入有序数组（Easy）

题目描述

在一个增序的整数数组里找到两个数，使它们的和为给定值。已知有且只有一对解。

输入输出样例

输入是一个数组（numbers）和一个给定值（target）。输出是两个数的位置，从 1 开始计数。

Input: numbers = [2,7,11,15], target = 9
Output: [1,2]
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2

在这个样例中，第一个数字（2）和第二个数字（7）的和等于给定值（9）。

题解

因为数组已经排好序，我们可以采用方向相反的双指针来寻找这两个数字，一个初始指向最小的元素，即数组最左边，向右遍历；一个初始指向最大的元素，即数组最右边，向左遍历。

如果两个指针指向元素的和等于给定值，那么它们就是我们要的结果。如果两个指针指向元素的和小于给定值，我们把左边的指针右移一位，使得当前的和增加一点。如果两个指针指向元素的和大于给定值，我们把右边的指针左移一位，使得当前的和减少一点。

证明
对于排好序且有解的数组，双指针一定能遍历到最优解。证明方法如下：假设最优解的两个数的位置分别是 l 和 r。我们假设在左指针在 l 左边的时候，右指针已经移动到了 r；此时两个指针指向值的和小于给定值，因此左指针会一直右移直到到达 l。同理，如果我们假设在右指针在 r 右边的时候，左指针已经移动到了 l；此时两个指针指向值的和大于给定值，因此右指针会一直左移直到到达 r。所以双指针在任何时候都不可能处于 (l,r) 之间，又因为不满足条件时指针必须移动一个，所以最终一定会收敛在 l 和 r。

代码

class Solution {
public:
    vector<int> twoSum(vector<int>& numbers, int target) {
        int left=0,right=numbers.size()-1;
        while(left<right){
            int sum=numbers[left]+numbers[right];
            if(sum==target) return {left+1,right+1};
            else if(sum<target) left++;
            else right--;
        }
        return {-1,-1};
    }
};
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633.平方数之和（Medium）

题目描述

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 。

输入输出样例

Input: c=5
Output: true
1
2

1* 1+2* 2=5

代码

class Solution {
public:
    bool judgeSquareSum(int c) {
        int l=0,r=sqrt(c);

        while(l<=r){
            long long sum=(long long)l*l+(long long)r*r;
            if(sum==c) return true;
            else if(sum<c) l++;
            else r--;
        }
        return false;
    }
};
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680.验证回文字符串Ⅱ

题目描述

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。

输入输出样例

Input: s = "aba"
Output: true
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2

代码

class Solution {
public:
    bool check(const string& s,int low,int high){
        for(int i=low,j=high;i<j;i++,j--){
            if(s[i]!=s[j]) return false;
        }
        return true;
    }
    bool validPalindrome(string s) {
        int low=0,high=s.size()-1;
        while(low<high){
            if(s[low]==s[high]){
                low++;
                high--;
            }
            else
                return check(s,low,high-1)||check(s,low+1,high);
        }
        return true;
    }
};
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归并有序数组

88.合并两个有序数组（Easy）

题目描述

给定两个有序数组，把两个数组合并为一个。

输入输出样例

输入是两个数组和它们分别的长度 m 和 n。其中第一个数组的长度被延长至 m + n，多出的
n 位被 0 填补。题目要求把第二个数组归并到第一个数组上，不需要开辟额外空间。

Input: nums1 = [1,2,3,0,0,0], m = 3, nums2 = [2,5,6], n = 3
Output: nums1 = [1,2,2,3,5,6]
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2

题解

因为这两个数组已经排好序，我们可以把两个指针分别放在两个数组的末尾，即 nums1 的m − 1 位和 nums2 的 n − 1 位。每次将较大的那个数字复制到 nums1 的后边，然后向前移动一位。因为我们也要定位 nums1 的末尾，所以我们还需要第三个指针pos，以便复制。如果 nums1的数字已经复制完，把 nums2 的数字继续复制；如果 nums2 的数字已经复制完，剩余nums1 的数字不需要改变，因为它们已经被排好序。

本题用了一个逆向思维，从后向前遍历。

代码

class Solution {
public:
    void merge(vector<int>& nums1, int m, vector<int>& nums2, int n) {
        int pos=m+n-1;
        m--;
        n--;
        while(m>=0&&n>=0){
            if(nums1[m]>=nums2[n]){
                nums1[pos]=nums1[m];
                --m;
            } 
            else{
                nums1[pos]=nums2[n];
                n--;
            }
            --pos;
        }
        while(n>=0){
            nums1[pos]=nums2[n];
            pos--;
            n--;
        }
    }
};
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524.通过删除字母匹配到字典里最长的单词（Medium）

题目描述

给你一个字符串 s 和一个字符串数组 dictionary ，找出并返回 dictionary 中最长的字符串，该字符串可以通过删除 s 中的某些字符得到。

输入输出样例

Input: s = "abpcplea", dictionary = ["ale","apple","monkey","plea"]
Onput: "apple"
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代码

class Solution {
public:
    string findLongestWord(string s, vector<string>& dictionary) {
        string res="";
        for(string& t:dictionary){
            int i=0,j=0;
            while(i<t.size()&&j<s.size()){
                if(t[i]==s[j]){
                    ++i;
                }
                ++j;
            }
            if(i==t.size()){
                if(t.size()>res.size()||(t.size()==res.size()&&t<res)){
                    res=t;
                }
            }
        }
        return res;
    }
};
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快慢指针

142.环形链表Ⅱ（Medium）

题目描述

给定一个链表，如果有环路，找出环路的开始点。

输入输出样例

输入是一个链表，输出是链表的一个节点。如果没有环路，返回一个空指针。

题解

给定两个指针，分别为fast和slow，从起始位置开始，fast每次前进两步，slow每次前进一步。如果fast为空或者next为空，则说明没有环路。否则fast会一直走下去，说明有环路，两者一定会相遇。当fast和slow相遇时，再将fast重新移动到head，并让fast和slow每次都前进一步，当两者再次相遇时，相遇节点即为环路开始点。

证明

代码

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode* fast=head;
        ListNode* slow=head;
        while(true){
            if(fast==nullptr||fast->next==nullptr) return nullptr;
            fast=fast->next->next;
            slow=slow->next;
            if(fast==slow) break;
        }
        fast=head;  //fast重新移动到head
        while(fast!=slow){
            fast=fast->next;
            slow=slow->next;
        }
        return fast;
    }
};
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滑动窗口

76.最小覆盖字串（Hard）

题目描述

给定两个字符串 S 和 T，求 S 中包含 T 所有字符的最短连续子字符串的长度，同时要求时间
复杂度不得超过 O(n)。

输入输出样例

输入是两个字符串 S 和 T，输出是一个 S 字符串的子串。

Input: S = "ADOBECODEBANC", T = "ABC"
Output: "BANC"
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在这个样例中，S 中同时包含一个 A、一个 B、一个 C 的最短子字符串是“BANC”。

题解

代码

class Solution {
public:
    string minWindow(string s, string t) {
        vector<int> chars(128, 0);
        vector<bool> flag(128, false);
        // 先统计t中的字符情况
        for(int i = 0; i < t.size(); ++i) {
            flag[t[i]] = true;
            ++chars[t[i]];
        }
        // 移动滑动窗口，不断更改统计数据
        int cnt = 0, l = 0, min_l = 0, min_size = s.size() + 1;
        for (int r = 0; r < s.size(); ++r) {
            if (flag[s[r]]) {
                if (--chars[s[r]] >= 0) {
                    ++cnt;
                }
          		// 若目前滑动窗口已包含t中全部字符，
        		// 则尝试将l右移，在不影响结果的情况下获得最短子字符串
                while (cnt == t.size()) {
                    if (r - l + 1 < min_size) {
                        min_l = l;
                        min_size = r - l + 1;
                	}
                	//如果l位置的字符是t中的，数量加1，总数减1
                	if (flag[s[l]] && ++chars[s[l]] > 0) {
                    	--cnt;
                	}
                	++l;
                }
            }
        }
        return min_size > s.size()? "": s.substr(min_l, min_size);
    }
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注：

• substr

substr 复制字符串，从指定位置开始，并有指定长度
string a = s.substr(0,5); //获得字符串s中从第0位开始的长度为5的字符串

• ++运算符

++i>0 该语句先进行++运算，再进行比较运算

总结