【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针

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目录

一、什么是two pointers

二、 栗子引入

三、力扣经典

栗子一:反转字符串

栗子二:救生艇

栗子三:链表的中间节点

栗子四:环形链表

栗子五:环形链表 II

栗子六:链表的倒数第K个节点

四、蓝桥结语:遇见蓝桥遇见你,不负代码不负卿!


【前言】

蓝桥杯基础部分还有三章就会更新结束,然后笔者就要准备期末考试咯,等到寒假会接着把蓝桥考前冲刺专栏给搞起来,那里都是干货,比这里要干的多!所以我们现在要做的是将基础知识点吃透。记住哦,早成者未必有成,晚达者未必不达!所以,加油吧少年。 

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针 

一、什么是two pointers

双指针是算法编程中一种非常重要的思想,但是很少会有教材单独拿出来讲,其中一个原因是它更倾向于一种编程技巧,而长得不太像一个”算法”的模样。双指针的思想十分简洁,但是却提供了非常高的算法效率。

 双指针分为三种:

普通的指针:多是两个指针往同一个方向移动;

对撞的指针(多用于有序的情况):两个指针面对面移动(比如一头一尾往中间移动);

快慢的指针:慢指针+快指针。

注意:题目中大都是对撞指针和快慢指针,不过铁汁不要担心,后面有大量的经典题足以让你牢牢掌握two pointers! 

二、 栗子引入

题目:给定一个有序数组(数组是递增的),如数组arr = {1,4,5,7,9};找两个数之和为12,找到一组即可停止。

【方法一】:

很明显,本题采用暴力求解很简单,直接套用两层循环解决了,不过时间复杂度就得是O(N^2),这是非常低效的。 所以不可取!

暴力代码:

for (i = 0; i < n; i++)
{
	for (j = 1; j < n; j++)
	{
		if (arr[i] + arr[j] == k)
		{
			printf("%d %d\n", arr[i], arr[j]);
		}
	}
}

 【方法二】:

本题已经是有序的数组了,所以我们可以采用“对撞的指针”来解决。

思路:

注意哦,本题中 i 和 j 不是无脑++,-- 的哦,有点类似于二分查找的感觉,不信你看。

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代码执行: 

#include<stdio.h>

int main()
{
	int arr[] = { 1,4,5,7,9 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int k = 12;
	int i = 0;//i从头开始
	int j = sz - 1;//j从尾开始

	while (i < j)
	{
		if (arr[i] + arr[j] < k)
		{
			i++;
		}
		else if (arr[i] + arr[j] > k)
		{
			j--;
		}
		else
		{
			printf("%d %d\n", arr[i], arr[j]);
			break;
		}
		
	}
	return 0;
}

这样的解法很简单,稍加改变时间复杂度就控制到O(N)了,所以我们要掌握它!OK,下面上硬菜咯,全都是实打实的经典!

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三、力扣经典

栗子一:反转字符串

原题链接:力扣

题目描述:

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针

示例:

输入:s = ["h","e","l","l","o"]
输出:["o","l","l","e","h"]

 思路(对撞指针):

采用“对撞的指针”,一个从头走、一个从尾走,交换就完事了,so easy!

代码执行:

void reverseString(char* s, int sSize){
    char* left = s;//指向起始地址
    char* right = s + sSize - 1;//指向末位地址
    while(left < right)//当left>=right时就不需要交换了
    {
        char* temp = *left;
        *left = *right;
        *right = temp;
        left++;
        right--;
    }
}

栗子二:救生艇

原题链接:力扣

题目描述:

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针

示例1:

输入:people = [1,2], limit = 3
输出:1
解释:1 艘船载 (1, 2)

示例2:

输入:people = [3,2,2,1], limit = 3
输出:3
解释:3 艘船分别载 (1, 2), (2) 和 (3)

思路(对撞指针):

本题类似于上面那个引入栗子,也是采用“对撞指针”思想,不过本题一开始不是有序的,所以先排序,代码采用C++编写,因为可以用STL,就不需要人为去特意编写一个排序算法了,很是方便。

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代码执行:

class Solution {
public:
    int numRescueBoats(vector<int>& people, int limit) {
        //先排序数组
        sort(people.begin(),people.end());
        int i = 0;//起始位置
        int j = people.size() - 1;//末尾位置
        int count = 0;
        while(i <= j)
        {
            if(people[i]+people[j] <= limit)//i较特殊,想象特殊在哪里
            {
                i++;
            }
            j--;
            count++;
        }
        return count;
    }
};

OK,前面都是“对撞的指针”,但是在实际运用当中包括笔试面试的时候常常出现的还是“快慢指针法”,不过不用担心,后面有四题哟,来感受它的奇妙叭。

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栗子三:链表的中间节点

原题链接:力扣

题目描述:

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针 

示例1:

输入:[1,2,3,4,5]
输出:此列表中的结点 3 (序列化形式:[3,4,5])
返回的结点值为 3 。 (测评系统对该结点序列化表述是 [3,4,5])。
注意,我们返回了一个 ListNode 类型的对象 ans,这样:
ans.val = 3, ans.next.val = 4, ans.next.next.val = 5, 以及 ans.next.next.next = NULL.

 示例2:

输入:[1,2,3,4,5,6]
输出:此列表中的结点 4 (序列化形式:[4,5,6])
由于该列表有两个中间结点,值分别为 3 和 4,我们返回第二个结点。

思路(快慢指针):

本题采用“快慢指针”解决,慢指针一次走一步,快指针一次走两步,不过需要注意的是本题受到节点总数是奇偶的影响,当节点总数是奇数时,fast->next == NULL,slow就指向了中间结点;当节点总数是偶数时,fast == NULL,slow就指向了中间结点,所以循环条件有两个,但是循环条件的先后顺序也是有讲究的,不信你看代码。

代码执行: 

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */


struct ListNode* middleNode(struct ListNode* head){
    //两个指针的起始位置都是从头开始
    struct ListNode* slow = head;
    struct ListNode* fast = head;
    //注意循环条件不能写成fast->next && fast这种形式,原因在于fast走两步后可能就指向空了
    //再执行循环条件fast->next会导致空指针异常,越界了,但是fast写在前面就不会出现上述情况,因为&&存在短路求值
    while(fast && fast->next)
    {
        slow = slow->next;//slow每次走一步
        fast = fast->next->next;//fast每次走两步
    }
    return slow;//此时slow就指向中间节点
}

栗子四:环形链表

原题链接:力扣

题目描述:【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针

示例1:

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针 

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:

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针

输入:head = [1], pos = -1
输出:false
解释:链表中没有环。

 思路(快慢指针):

很简单,利用快慢指针来做就行了,如果链表有环,那么slow和fast一定会相遇。

代码执行:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */

bool hasCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode* slow = head;
    struct ListNode* fast = head;
    这里添加fast->next目的是防止空指针异常,因为循环体内fast一次走两步
    while(fast && fast->next)
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        if(slow == fast)
        {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

栗子五:环形链表 II

原题链接:力扣

题目描述:

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针

示例1:

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针 

输入:head = [3,2,0,-4], pos = 1
输出:返回索引为 1 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第二个节点。

 示例2:

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针

输入:head = [1,2], pos = 0
输出:返回索引为 0 的链表节点
解释:链表中有一个环,其尾部连接到第一个节点。

 思路(快慢指针):

本题比较难理解,所以笔者特意画了出来,好好康康哦。

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针

代码执行:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     struct ListNode *next;
 * };
 */
struct ListNode *detectCycle(struct ListNode *head) {
    struct ListNode* slow = head;
    struct ListNode* fast = head;
    while(fast && fast->next)//先找第一次相遇点
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next->next;
        if(slow == fast)
        {
            break;
        }
    }
    //链表无环时的情况,如果有环,一定不会有NULL
    if(fast == NULL || fast->next == NULL)
    {
        return NULL;
    }
    //相遇后即有环,此时使用两个指针,一个从头开始走
    //一个从相遇点开始走,两者再次相遇处即为入口点
    slow = head;
    while(slow != fast)
    {
        slow = slow->next;
        fast = fast->next;
    }
    return slow;
}

栗子六:链表的倒数第K个节点

原题链接:https://leetcode-cn.com/problems/lian-biao-zhong-dao-shu-di-kge-jie-dian-lcof/

题目描述:

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针 示例:

给定一个链表: 1->2->3->4->5, 和 k = 2.

返回链表 4->5.

思路(快慢指针):

先让fast走k步,然后fast和slow再一起走。比较简单,这道题上次写到过,所以直接将JAVA代码上传咯。

代码执行:

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * public class ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode next;
 *     ListNode(int x) { val = x; }
 * }
 */
class Solution {
    public ListNode getKthFromEnd(ListNode head, int k) {
        //单链表为空时
        if(head == null) {
            return null;
        }
        //判断k的有效性,为了一遍遍历链表解决问题,所有没有加上k > size()这个条件
        if(k <= 0) {
            return null;
        }
        //利用快慢指针,fast先走k-1步,注意要在这里防止k>size()
        ListNode fast = head;
        ListNode slow = head;
        while(k -1 > 0) {
            if(fast.next != null) {
                fast = fast.next;
                k--;
            }else {
                return null;
            }
        } 
        //此时fast和slow一起走
        while(fast.next != null) {
            fast = fast.next;
            slow = slow.next;
        }
        return slow;
    }
}

【two pointers】程序设计竞赛系列第七章——六道力扣经典带你刷爆双指针  

四、蓝桥结语:遇见蓝桥遇见你,不负代码不负卿!

蓝桥基础部分大概还剩下三章的内容,笔者正在加班加点整理,由于近期快期末考试了,所以可能会影响进度,但是会挤时间更新的哦,铁汁们的支持就是我最大的动力,求求三连鸭。

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