数组双指针专题
- 1.同向双指针
- 1.1例题
- 26.删除有序数组中的重复项
- 27.移除元素
- 80.删除有序数组中的重复项 Ⅱ
- 2.相向双指针
- 2.1例题
- 11.盛最多水的容器
- 42.接雨水
- 581.最短无序连续子数组
双指针在算法题中很常见,下面总结双指针在数组中的一些应用,主要分为两类:
1.同向双指针
题目中有原地、不适用额外空间等关键词,一般解决方法是定义两个快慢指针:
快指针:用来遍历数组,并进行一些规则匹配
慢指针:用来表示结果数组,即当前符合条件的数组
最后一般是返回慢指针的下标,需要注意的是有时候不能只返回慢指针的下标,可能需要+1,需要根据实际情况分析。
1.1例题
26.删除有序数组中的重复项
思路:
本题设置一个辅助下标指针idx
指向数组的第一个元素,然后往后遍历数组,如果遇到了相同的元素就跳过,遇到不同的元素则加入到辅助下标的后一个元素,依次类推,直到遍历数组结束,最后返回idx+1
即为所求的长度。详细的视频讲解点击视频讲解-删除有序数组中的重复项。
时间复杂度:
时间复杂度为O(n)
,只进行了一次数组的遍历。
代码实现:
class Solution {public int removeDuplicates(int[] nums) {if(nums.length < 2) return nums.length;int idx = 0;for(int i = 1;i < nums.length;i++){if(nums[i] != nums[idx]){idx = idx + 1;nums[idx] = nums[i];}}return idx + 1;}
}
27.移除元素
思路:
本题的思路和第26题一样,需要一个辅助下标idx
,遍历整个数组,当遇到数组元素不等于val
时,则将其加入到删除后的数组中,同时辅助下标后移,遍历结束后返回辅助下标idx
的值即可,详细的视频讲解点击视频讲解-移除元素。
时间复杂度:
时间复杂度为O(n)
,n
为数组的长度。
代码实现:
class Solution {public int removeElement(int[] nums, int val) {int idx = 0;for(int i = 0;i < nums.length;i++){if(nums[i] != val){nums[idx] = nums[i];idx = idx + 1;}}return idx;}
}
80.删除有序数组中的重复项 Ⅱ
思路:
本题采用双指针来求解,解法和26.删除有序数组中的重复项类似,但是由于本题中每个元素可以出现两次,所以将idx
设置为1,设置前两个位置为结果数组,第二个指针从索引为2开始,比较当前元素和结果数组中的倒数第二个元素的值是否相等(即nums[idx - 1]
,注意这里不要使用nums[--idx]
,因为这样会改变idx
的值,导致索引不正确),如果相等则i++
,继续向后遍历,如果不相等则加入到结果数组中(这里可以这样做的原因是nums
是有序数组!!!如果是无序数组则不能这么做),下面是一个模拟的例子:
视频讲解点击视频讲解-删除有序数组中的重复项 Ⅱ
时间复杂度:
时间复杂度为O(n)
,其中n
为数组的长度。
代码实现:
class Solution {public int removeDuplicates(int[] nums) {if(nums.length <= 2) return nums.length;int idx = 1;for(int i = 2;i < nums.length ; i++){if(nums[i] != nums[idx - 1]){nums[++idx] = nums[i];}}return idx + 1;}
}
2.相向双指针
双指针 一般是一个在开头,一个在结尾,两者相向处理问题,一般用来确定某个符合条件的子数组,需要维护左右边界。
2.1例题
11.盛最多水的容器
思路:
本题采用双指针来求解,由于盛水的体积为宽✖高,因此可以定义首尾两个指针,枚举出不同高度的体积并取最大值,在移动指针的过程中,应该移动高度较小的指针,因为盛水的高度是由短板来决的,如图,不同的颜色表示每次移动指针后得到的体积。视频讲解点击视频讲解-盛最多水的容器。
时间复杂度:
时间复杂度为O(n)
,空间复杂度O(1)
。
代码实现:
class Solution {public int maxArea(int[] height) {int ans = 0;int l = 0;int r =height.length - 1;while(l < r){ans = Math.max(ans,Math.min(height[l],height[r]) * (r-l));if(height[l] < height[r]) l++;else r--;}return ans;}
}
42.接雨水
思路:
本题采用双指针来求解,类似于11.盛水最多的容器,盛水的多少取决于左右柱子里较低的一个。通过维护左边和右边的最大高度,来计算整个数组中的装水容量,定义两个变量lmax
和rmax
,初始值都为0,用于记录当前位置左边和右边的最大高度,不断更新左右两边的最大高度来计算每个位置的水位,然后将各个位置的水位差累加起来得到总的装水容量,下面是一个模拟的例子:
视频讲解点击视频讲解-接雨水。
时间复杂度:
这段代码的时间复杂度是O(n)
,其中n是height
数组的长度。由于只使用了一个while
循环来遍历height
,没有嵌套的循环,因此时间复杂度是线性的。
代码实现:
class Solution {public int trap(int[] height) {int l = 0;int r = height.length - 1;int lmax = 0;int rmax = 0;int ans = 0;while(l < r){lmax = Math.max(lmax,height[l]);rmax = Math.max(rmax,height[r]);if(lmax < rmax){ans += lmax - height[l];l++;} else{ans += rmax - height[r];r--;}}return ans;}
}
581.最短无序连续子数组
思路:
本题采用双指针解决,分别从数组的两端进行遍历,确定结果数组的左右边界。确定左边界的条件如果当前元素小于左边界处的最大值,则更新右边界,否则更新左边界的最大值(左边界的右边不应该出现比左边界小的值);确定右边界的条件是如果当前元素大于右边界处的最小值,则更新左边界,否则更新右边界的最小值(右边界的左边不应该出现比右边界大的值),得到左右边界后返回子数组的长度即可。
时间复杂度:
时间复杂度为O(n)
,n
为数组长度。
代码实现:
class Solution {public int findUnsortedSubarray(int[] nums) {//初始化工作://start、end分别是从前向后和从后向前遍历数组的两个指针//需要注意的是end不是从len - 1开始,初始值应该为-1,这是为了处理数组本来就是有序数组的情况//lmax、rmin分别是遍历过程中维护的左边界的最大值和右边界的最小值int len = nums.length;int start = 0;int end = -1;int lmax = nums[0];int rmin = nums[len - 1]; for(int i = 0;i < len ; i++){//确定左边界if(nums[i] < lmax){end = i;} else {lmax = nums[i];}//确定右边界if(nums[len - i - 1] > rmin){start = len - i -1;} else {rmin = nums[len - i -1];}}return end - start + 1;}
}
参考资料:双指针-数组