大數據雙指針算法問題的解決思路是什么

這篇文章將為大家詳細講解有關大數據雙指針算法問題的解決思路是什么，文章內容質量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關知識有一定的了解。

算法中的雙指針使用，有時候會覺得很巧妙，解決了很多的問題，有必要歸納總結一下，首先雙指針也是個很寬泛的概念，它類似于遍歷中的 i 和 j 但是其區別是，兩個指針是同時移動的，即沒有貢獻復雜度從O(N) 到 O(N*N) ，所以被很多算法大佬所推崇，所以基于此歸納總結出雙指針的常見解法和套路。

1.題型歸納

這里將題型歸納為三種，分別如下：

• 快慢指針（前后按不同步調的兩個指針）

• 前后雙端指針（一個在首，一個在尾部，向中間靠攏）

• 固定間隔的指針（以i, i + k的間距的兩個指針）

前面講到，這三種指針都是遍歷一次數組即可完成，其時間復雜度低于或者等于O(N) ，空間復雜度是O(1) 因為就兩個指針存儲。

2.常見題型

2.1快慢指針

相當經典的一道題：

• 判斷鏈表是否有環-

通過步調不一致的兩個指針，一前一后一起移動，直到指針重合了

https://leetcode.com/problems/linked-list-cycle/description，代碼片段如下：

public boolean hasCycle(ListNode head) {
    ListNode slow = head;
          ListNode fast = head;
    while (slow != null && fast != null) {
                 ListNode n = fast.next;
     fast = n == null ? null : n.next;
     if (slow == fast) {
         return true;
     }
                 slow = slow.next;
    }
    return false;
    }

• 尋找重復復數，從數組中找出一個重復的整數：https://leetcode-cn.com/problems/find-the-duplicate-number/

代碼解決如下：

public int findDuplicate(int[] nums) {
        // 將其看成是一個循環的鏈表，快慢指針循環
        int index1 = 0;
        int index2 = 0;
        do
        {
            index1 = nums[index1];
            index2 = nums[index2];
            index2 = nums[index2];
            
        }while (nums[index1] != nums[index2]);
        index1 = 0;
// 找出在哪個位置為起始點，可證必定在圓圈起點相遇
        while(index1 != index2){
            index1 = nums[index1];
            index2 = nums[index2];
        }
        return index1;
    }

2.2 前后首尾端點指針

• 二分查找

二分查找是典型的前后指針的題型，代碼如下：

public static int binarySearch(int[] array, int targetElement) {
    int leftIndex = 0, rightIndex = array.length - 1, middleIndex = (leftIndex + rightIndex) / 2;
    
    while(leftIndex <= rightIndex) {
      int middleElement = array[middleIndex];
      if(targetElement < middleElement) {
        rightIndex = middleIndex - 1;
      }else if(targetElement > middleElement) {
        leftIndex = middleIndex + 1;
      }else {
        return middleIndex;
      }
      
      middleIndex = (leftIndex + rightIndex) / 2;
    }
    
    return -1;
  }

2.3 固定間隔的指針

• 求鏈表中點https://leetcode-cn.com/problems/middle-of-the-linked-list/

// 快指針q每次走2步，慢指針p每次走1步，當q走到末尾時p正好走到中間。

class Solution {
    public ListNode middleNode(ListNode head) {
        ListNode p = head, q = head;
        while (q != null && q.next != null) {
            q = q.next.next;
            p = p.next;
        }
        return p;
    }
}

• 求鏈表倒數第k個元素 https://leetcode-cn.com/problems/lian-biao-zhong-dao-shu-di-kge-jie-dian-lcof/

    // 快慢指針，先讓快指針走k步，然后兩個指針同步走，當快指針走到頭時，慢指針就是鏈表倒數第k個節點。

    public ListNode getKthFromEnd(ListNode head, int k) {
        
        ListNode frontNode = head, behindNode = head;
        while (frontNode != null && k > 0) {

            frontNode = frontNode.next;
            k--;
        }

        while (frontNode != null) {

            frontNode = frontNode.next;
            behindNode = behindNode.next;
        }

        return behindNode;
    }

3. 模板總結

看完三個代碼，是不是覺得很簡單，下面總結一下三種雙指針的代碼模板

// 1.快慢指針
l = 0
r = 0
while 沒有遍歷完
  if 一定條件
    l += 1
  r += 1
return 合適的值

//2. 左右端點指針
l = 0
r = n - 1
while l < r
  if 找到了
    return 找到的值
  if 一定條件1
    l += 1
  else if  一定條件2
    r -= 1
return 沒找到

//3. 固定間距指針
l = 0
r = k
while 沒有遍歷完
  自定義邏輯
  l += 1
  r += 1
return 合適的值

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