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【算法专题--双指针算法】leetcode--283. 移动零、leetcode--1089. 复写零

2024年07月31日 算法 我要评论
双指针常见的双指针有两种形式,一种是对撞指针,⼀种是左右指针。对撞指针:一般用于顺序结构中,也称左右指针。对撞指针从两端向中间移动。一个指针从最左端开始,另⼀个从最右端开始,然后逐渐往中间逼近。对撞指针的终止条件一般是两个指针相遇或者错开(也可能在循环内部找到结果直接跳出循环),也就是:left == right (两个指针指向同一个位置)left > right (两个指针错开)快慢指针:又称为龟兔赛跑算法,其基本思想就是使用两个移动速度不同的指针在数组或链表等序列。

🍁你好,我是 ro-berry
📗 致力于c、c++、数据结构、tcp/ip、数据库等等一系列知识
🎄感谢你的陪伴与支持 ,故事既有了开头,就要画上一个完美的句号,让我们一起加油

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前言

  • 对撞指针从两端向中间移动。一个指针从最左端开始,另⼀个从最右端开始,然后逐渐往中间逼
    近。
  • 对撞指针的终止条件一般是两个指针相遇或者错开(也可能在循环内部找到结果直接跳出循
    环),也就是:
    • left == right (两个指针指向同一个位置)
    • left > right (两个指针错开)

快慢指针的实现方式有很多种,最常用的⼀种就是:

  • 在一次循环中,每次让慢的指针向后移动一位,而快的指针往后移动两位,实现一快一慢。

1. 移动零(easy)

「数组分两块」是非常常见的一种题型,主要就是根据一种划分方式,将数组的内容分成左右两部
分。这种类型的题,⼀般就是使用「双指针」来解决。

题目链接: 283. 移动零

题目描述:
给定一个数组 nums,编写一个函数将所有 0 移动到数组的末尾,同时保持非零元素的相对顺序。
请注意 ,必须在不复制数组的情况下原地对数组进行操作。
示例 1:

示例 2:

提示:


2. 解法(快排的思想:数组划分区间 - 数组分两块)

算法思路:

算法流程:

  1. 初始化 cur = 0 (用来遍历数组), dest = -1 (指向非零元素序列的最后⼀个位置。
    因为刚开始我们不知道最后⼀个非零元素在什么位置,因此初始化为 -1 )
  2. cur 依次往后遍历每个元素,遍历到的元素会有下面两种情况:
  • 因为 dest 指向的位置是非零元素区间的最后⼀个位置,如果扫描到⼀个新的非零元素,那么它的位置应该在 dest + 1 的位置上,因此 dest 先自增 1 ;
  • dest++ 之后,指向的元素就是 0 元素(因为非零元素区间末尾的后⼀个元素就是0 ),因此可以交换到 cur 所处的位置上,实现 [0, dest] 的元素全部都是非零元素, [dest + 1, cur - 1] 的元素全是零。

在这里插入图片描述

c++ 算法代码:

class solution {
public:
    void movezeroes(vector<int>& nums) {
        for(int des=-1,cur =0;cur<nums.size();cur++)
            if(nums[cur])
                swap(nums[++des],nums[cur]);
    }
};

c++ 代码结果:
在这里插入图片描述

java 算法代码:

class solution
{
	public void movezeroes(int[] nums)
	{
		for (int cur = 0, dest = -1; cur < nums.length; cur++)
			if (nums[cur] != 0) // 仅需处理⾮零元素
			{
				dest++; // dest 先向后移动⼀位
				// 交换
				int tmp = nums[cur];
				nums[cur] = nums[dest];
				nums[dest] = tmp;
			}
	}
}

3. 复写零(easy)

题目链接: 1089. 复写零
题目描述:

示例 1:

示例 2:

提示:

4.解法(原地复写 - 双指针)

确定目标位置:

  1. 首先,使用两个指针 dest 和 cur 来确定每个位置复制0后应该放置的位置。cur 指针用于遍历原始数组,而 dest 指针则用于确定在复制0后应该放置新元素的位置。cur 最终的位置就是复写后数组的最后一个数的位置。
  1. 从后向前复写:在确定了所有元素的目标位置后,从数组的末尾开始,根据原始数组中的元素值,将元素复制到它们的目标位置。

在这里插入图片描述

解题方法

时间复杂度: o(n),其中n是数组的长度。算法只进行了一次遍历,因此时间复杂度是线性的。
空间复杂度: o(1),算法只使用了常数个额外变量,没有使用与数组大小相关的额外空间。

总结

c++ 算法代码:

class solution {
public:
    void duplicatezeros(vector<int>& arr) {
        //找最后一个数 
        int dest=-1,cur=0,n=arr.size();
        while(cur<n)
        {
            if(arr[cur])
                dest++;
            else
                dest+=2;
            if(dest>=n-1)
                break;
            cur++;
        }
        //边界情况
        if(dest>=n)
        {
            arr[n-1]=0;
            dest-=2;
            cur--;
        }
        while(cur>=0)
        {
            if(arr[cur])
                arr[dest--]=arr[cur--];
            else
            {
                arr[dest--]=arr[cur];
                arr[dest--]=arr[cur--];
            }

        }

    }
};

在这里插入图片描述
java 算法代码:

class solution
{
	public void duplicatezeros(int[] arr)
	{
		int cur = 0, dest = -1, n = arr.length;
		// 1. 先找到最后⼀个需要复写的数
		while (cur < n)
		{
			if (arr[cur] == 0) dest += 2;
			else dest += 1;
			if (dest >= n - 1) break;
			cur++;
		}
		// 2. 处理⼀下边界情况
		if (dest == n)
		{
			arr[n - 1] = 0;
			cur--; dest -= 2;
		}
		// 3. 从后向前完成复写操作
		while (cur >= 0)
		{
			if (arr[cur] != 0) arr[dest--] = arr[cur--];
			else
			{
				arr[dest--] = 0;
				arr[dest--] = 0;
				cur--;
			}
		}
	}
}
(0)

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