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Java详细讲解分析双指针法的使用

前言

通常用在线性的数据结构中,比如链表和数组。

指针其实就是数据的索引或者链表的结点。两个指针朝着左右两个方向移动,直到满足搜索条件。 双指针可分为同向双指针、异向双指针、快慢指针、滑动窗口。根据需求选择双指针的模型,比如 删除数组或链表中重复的元素,同向双指针(线性表前提是有序的); 快慢指针一般用在链表中,比如求链表的中点、判断链表是否有环、判断链表换的起点、环的长度、以及链表的倒数第K个元素; 比如在二分查找中用的就是异向双指针; 滑动窗口其实就是在数组或者链表某个区间上的操作,比如求最长/最短子字符串或是特定子字符串的长度要求。

1.判断链表是否有环

力扣141题

给你一个链表的头节点 head ,判断链表中是否有环。

如果链表中有某个节点,可以通过连续跟踪 next 指针再次到达,则链表中存在环。 为了表示给定链表中的环,评测系统内部使用整数 pos 来表示链表尾连接到链表中的位置(索引从 0 开始)。注意:pos 不作为参数进行传递 。仅仅是为了标识链表的实际情况。

如果链表中存在环 ,则返回 true 。 否则,返回 false 。

代码实现

2.查找链表中间的元素

力扣876题

给定一个头结点为 head 的非空单链表,返回链表的中间结点。

如果有两个中间结点,则返回第二个中间结点。

代码实现

3.奇偶排序前奇后偶

力扣328题

给定单链表的头节点 head ,将所有索引为奇数的节点和索引为偶数的节点分别组合在一起,然后返回重新排序的列表。

第一个节点的索引被认为是 奇数 , 第二个节点的索引为 偶数 ,以此类推。

代码实现

4.删除排序链表的重复元素

力扣82题

给定一个已排序的链表的头 head , 删除原始链表中所有重复数字的节点,只留下不同的数字 。返回 已排序的链表

代码实现

5.三数之和

力扣15题

给你一个包含 n 个整数的数组 nums,判断 nums 中是否存在三个元素 a,b,c ,使得 a + b + c = 0 ?请你找出所有和为 0 且不重复的三元组。

注意:答案中不可以包含重复的三元组。

代码实现

6.分割链表

力扣面试题02.04

给你一个链表的头节点 head 和一个特定值 x ,请你对链表进行分隔,使得所有 小于 x 的节点都出现在 大于或等于 x 的节点之前。

你不需要 保留 每个分区中各节点的初始相对位置。

代码实现

7.合并两个有序的数组

力扣88题

给你两个按 非递减顺序 排列的整数数组 nums1 和 nums2,另有两个整数 m 和 n ,分别表示 nums1 和 nums2 中的元素数目。请你 合并 nums2 到 nums1 中,使合并后的数组同样按 非递减顺序 排列。

注意:最终,合并后数组不应由函数返回,而是存储在数组 nums1 中。为了应对这种情况,nums1 的初始长度为 m + n,其中前 m 个元素表示应合并的元素,后 n 个元素为 0 ,应忽略。nums2 的长度为 n 。

代码实现

8.两数之和—输入有序数组

力扣167题

给你一个下标从 1 开始的整数数组 numbers ,该数组已按 非递减顺序排列 ,请你从数组中找出满足相加之和等于目标数 target 的两个数。如果设这两个数分别是 numbers[index1] 和 numbers[index2] ,则 1 <= index1 < index2 <= numbers.length 。

以长度为 2 的整数数组 [index1, index2] 的形式返回这两个整数的下标 index1 和 index2。

代码实现

9.长度最小的子数组

(力扣209)给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 target 。

找出该数组中满足其和 ≥ target 的长度最小的 连续子数组 [numsl, numsl+1, …, numsr-1, numsr] ,并返回其长度。如果不存在符合条件的子数组,返回 0

代码实现

10.排序链表

给你链表的头结点 head ,请将其按 升序 排列并返回 排序后的链表 。

解题思路

通过递归实现链表归并排序,有以下两个环节:

1,分割 cut 环节: 找到当前链表中点,并从中点将链表断开(以便在下次递归 cut 时,链表片段拥有正确边界); 我们使用 fast,slow 快慢双指针法,奇数个节点找到中点,偶数个节点找到中心左边的节点。 找到中点 slow 后,执行 slow.next = None 将链表切断。 递归分割时,输入当前链表左端点 head 和中心节点 slow 的下一个节点 tmp(因为链表是从 slow 切断的)。 cut 递归终止条件: 当head.next == None时,说明只有一个节点了,直接返回此节点。

2,合并 merge 环节: 将两个排序链表合并,转化为一个排序链表。 双指针法合并,建立辅助ListNode h 作为头部。 设置两指针 left, right 分别指向两链表头部,比较两指针处节点值大小,由小到大加入合并链表头部,指针交替前进,直至添加完两个链表。 返回辅助ListNode h 作为头部的下个节点 h.next。

代码实现

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