关于leetcode:大厂算法面试之leetcode精讲7双指针

大厂算法面试之 leetcode 精讲 7. 双指针

视频教程（高效学习）: 点击学习

目录：

1. 开篇介绍

2. 工夫空间复杂度

3. 动静布局

4. 贪婪

5. 二分查找

6. 深度优先 & 广度优先

7. 双指针

8. 滑动窗口

9. 位运算

10. 递归 & 分治

11 剪枝 & 回溯

12. 堆

13. 枯燥栈

14. 排序算法

15. 链表

16.set&map

17. 栈

18. 队列

19. 数组

20. 字符串

21. 树

22. 字典树

23. 并查集

24. 其余类型题

双指针

• 一般指针：两指针同一方向或不同方向
• 对撞指针：两指针相互聚拢
• 快慢指针：一快一慢

141. 环形链表 (easy)

办法 1. 哈希表或 set:

动画过大，点击查看

• 思路：筹备一个 map 或者 set，而后循环链表，每次遍历到一个节点的时候，判断以后节点是否在 map 中存在，如果不存在就把以后节点退出 map 中，如果存在的话阐明之前拜访过此节点，也就阐明了这条链表有环。
• 复杂度剖析：工夫复杂度O(n)，n 是链表的数量，最差的状况下每个节点都要遍历。空间复杂度O(n)，n 是存储遍历过的节点的 map 或者 set

js:

var hasCycle = (head) => {let map = new Map();
    while (head) {if (map.has(head)) return true;// 如果以后节点在 map 中存在就阐明有环
        map.set(head, true);// 否则就退出 map
        head = head.next;// 迭代节点
    }
    return false;// 循环实现发现没有反复节点，阐明没环
};

java:

public class Solution {public boolean hasCycle(ListNode head) {Set<ListNode> seen = new HashSet<ListNode>();
        while (head != null) {if (!seen.add(head)) {return true;}
            head = head.next;
        }
        return false;
    }
}

办法 2. 快慢指针

动画过大，点击查看

• 思路：筹备两个指针 fast 和 slow，循环链表，slow 指针初始也指向 head，每次循环向前走一步，fast 指针初始指向 head，每次循环向前两步，如果没有环，则快指针会到达起点，如果有环，那么快指针会追上慢指针
• 复杂度：工夫复杂度O(n)，空间复杂度O(1)

js:

var hasCycle = function (head) {
    // 设置快慢指针
    let slow = head;
    let fast = head;
    // 如果没有环，则快指针会到达起点，否则继续移动双指针
    while (fast && fast.next) {
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;
        // 快慢指针相遇，阐明含有环
        if (slow == fast) {return true;}
    }

    return false;
};

java:

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

142. 环形链表 II (medium)

办法 1. 哈希表

• 思路：遍历链表，将节点退出一个 set 中，每次判断以后节点是否在 set 中，如果存在反复的节点，这个节点就是入环节点
• 复杂度：工夫复杂度O(n)，空间复杂度O(n)

js：

var detectCycle = function(head) {const visited = new Set();
    while (head !== null) {// 终止条件，如果没有环 跳出循环
        if (visited.has(head)) {// 如果存在反复的节点，这个节点就是入环节点
            return head;
        }
        visited.add(head);// 将节点退出 set 中
        head = head.next;
    }
    return null;
};

java：

public class Solution {public ListNode detectCycle(ListNode head) {
        ListNode pos = head;
        Set<ListNode> visited = new HashSet<ListNode>();
        while (pos != null) {if (visited.contains(pos)) {return pos;} else {visited.add(pos);
            }
            pos = pos.next;
        }
        return null;
    }
}

办法 2. 快慢指针

动画过大，点击查看

• 思路：慢指针挪动两步，快指针挪动一步，相遇之后，快指针变成头指针，而后每次快慢指针各走一步直到相遇，相遇的节点就是入环节点
• 复杂度：工夫复杂度O(n)，空间复杂度O(1)

js：

var detectCycle = function(head) {if (head === null) {return null;}
    let slow = head, fast = head;
    while (fast !== null) {
        slow = slow.next;// 慢指针挪动两步，快指针挪动一步
        if (fast.next !== null) {fast = fast.next.next;} else {return null;// 如果没有环 之间返回 null}
        if (fast === slow) {// 有环
            let fast = head;
              // 快指针指向头节点，而后每次快慢指针各走一步直到相遇，相遇的节点就是入环节点
            while (fast !== slow) {
                fast = fast.next;
                slow = slow.next;
            }
            return fast;
        }
    }
    return null;
};

java：

public class Solution {public ListNode detectCycle(ListNode head) {if (head == null) {return null;}
        ListNode slow = head, fast = head;
        while (fast != null) {
            slow = slow.next;
            if (fast.next != null) {fast = fast.next.next;} else {return null;}
            if (fast == slow) {
                ListNode fast1 = head;
                while (fast1 != slow) {
                    fast1 = fast1.next;
                    slow = slow.next;
                }
                return fast1;
            }
        }
        return null;
    }
}

15. 三数之和 (medium)

办法 1. 暴力求解，对于三个数字，循环 3 次，别离计算和，工夫复杂度O(n^3)

办法 2.c=-(a+b): 确定了 a 和 b，那就能够想两数之和一样，在 map 中寻找-(a+b)，缩小一层循环，工夫复杂度O(n^2)，空间复杂度O(n)。

办法 3. 排序而后查找

动画过大，点击查看

• 思路：先排序数组，数组长度必须大于 3，循环数组，如果以后循环到了 i 索引，则定义两个指针 L = i+1，和R = nums.length-1, 如果和sum=nums[i] + nums[L] + nums[R] 小于 0，则向右挪动左指针，如果 sum 大于 0，则左移右指针，如果 sum 等于 0，则正好找到了这 3 个数，而后在尝试L++,R--，持续寻找两头是否有三个数之和等于 0，留神在循环的过程中遇见雷同的三个数须要去重。
• 复杂度剖析：工夫复杂度O(n^2)，n 为数组的长度。空间复杂度O(logn)，即排序所须要的空间

js:

var threeSum = function(nums) {let ans = [];
    const len = nums.length;
    if(nums == null || len < 3) return ans;// 数组的长度大于 3
    nums.sort((a, b) => a - b); // 排序
    for (let i = 0; i < len ; i++) {if(nums[i] > 0) break; // 如果以后数字大于 0，则三数之和肯定大于 0，所以完结循环
        if(i > 0 && nums[i] == nums[i-1]) continue; // 去重
        let L = i+1;
        let R = len-1;
        while(L < R){// 尽管外面还有两个循环，然而整体的 L 和 R 挪动的工夫内复杂度还是 o(n)
            const sum = nums[i] + nums[L] + nums[R];
            if(sum == 0){ans.push([nums[i],nums[L],nums[R]]);
                while (L<R && nums[L] == nums[L+1]) L++; // 去重
                while (L<R && nums[R] == nums[R-1]) R--; // 去重
                L++;
                R--;
            }
            else if (sum < 0) L++;
            else if (sum > 0) R--;
        }
    }        
    return ans;
};

java:

class Solution {public static List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {List<List<Integer>> ans = new ArrayList();
        int len = nums.length;
        if(nums == null || len < 3) return ans;
        Arrays.sort(nums); 
        for (int i = 0; i < len ; i++) {if(nums[i] > 0) break; // 如果以后数字大于 0，则三数之和肯定大于 0，所以完结循环
            if(i > 0 && nums[i] == nums[i-1]) continue; // 去重
            int L = i+1;
            int R = len-1;
            while(L < R){int sum = nums[i] + nums[L] + nums[R];
                if(sum == 0){ans.add(Arrays.asList(nums[i],nums[L],nums[R]));
                    while (L<R && nums[L] == nums[L+1]) L++; // 去重
                    while (L<R && nums[R] == nums[R-1]) R--; // 去重
                    L++;
                    R--;
                }
                else if (sum < 0) L++;
                else if (sum > 0) R--;
            }
        }        
        return ans;
    }
}

11. 盛最多水的容器（medium）

办法 1: 双指针

动画过大，点击查看

• 思路：用双指针 i，j 循环 height 数，i，j 对应高度较小的那个先向内挪动，一直计算面积，更新最大面积
• 复杂度：工夫复杂度O(n)，n 是数组 height 的长度，遍历一次。空间复杂度O(1)

js：

var maxArea = function(height) {
    let max = 0;
    for (let i = 0, j = height.length - 1; i < j;) {// 双指针 i，j 循环 height 数组
          //i，j 较小的那个先向内挪动 如果高的指针先挪动，那必定不如以后的面积大
        const minHeight = height[i] < height[j] ? height[i++] : height[j--];
        const area = (j - i + 1) * minHeight;// 计算面积
        max = Math.max(max, area);// 更新最大面积
    }
    return max;
};

java：

class Solution {public int maxArea(int[] height) {
        int i = 0, j = height.length - 1, max = 0;
        while(i < j) {max = height[i] < height[j] ? 
                Math.max(max, (j - i) * height[i++]): 
                Math.max(max, (j - i) * height[j--]); 
        }
        return max;
    }
}

160. 相交链表（easy）

办法 1: 哈希表

• 思路：将链表 A 存入 set 中，第一个雷同的节点就是重合的节点
• 复杂度：工夫复杂度O(m+n)，m、n 别离是两个链表的长度。空间复杂度O(m)

js：

var getIntersectionNode = function(headA, headB) {const visited = new Set();
    let temp = headA;
    while (temp !== null) {// 将链表 A 存入 set 中
        visited.add(temp);
        temp = temp.next;
    }
    temp = headB;
    while (temp !== null) {if (visited.has(temp)) {// 第一个雷同的节点就是重合的节点
            return temp;
        }
        temp = temp.next;
    }
    return null;
};

Java：

public class Solution {public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {Set<ListNode> visited = new HashSet<ListNode>();
        ListNode temp = headA;
        while (temp != null) {visited.add(temp);
            temp = temp.next;
        }
        temp = headB;
        while (temp != null) {if (visited.contains(temp)) {return temp;}
            temp = temp.next;
        }
        return null;
    }
}

办法 2: 双指针

动画过大，点击查看

• 思路：用双指针 pA、pB 循环俩个链表，链表 A 循环完结就循环链表 B，链表 A 循环完结就循环链表 B，当 pA == pB 时就是交点，因为两个指针挪动的步数一样
• 复杂度：工夫复杂度O(m+n)，m、n 别离是两个链表的长度。空间复杂度O(1)

js：

var getIntersectionNode = function(headA, headB) {if (headA === null || headB === null) {return null;}
    let pA = headA, pB = headB;
    while (pA !== pB) {
        pA = pA === null ? headB : pA.next;// 链表 A 循环完结就循环链表 B    
        pB = pB === null ? headA : pB.next;// 链表 A 循环完结就循环链表 B    
    }
    return pA;// 当 pA == pB 时就是交点
};

java:

public class Solution {public ListNode getIntersectionNode(ListNode headA, ListNode headB) {if (headA == null || headB == null) {return null;}
        ListNode pA = headA, pB = headB;
        while (pA != pB) {
            pA = pA == null ? headB : pA.next;
            pB = pB == null ? headA : pB.next;
        }
        return pA;
    }
}

876. 链表的两头结点（easy)

• 思路：快慢指针遍历，直到快指针达到最初
• 复杂度：工夫复杂度O(n)，空间复杂度O(1)

js：

var middleNode = function(head) {
    slow = fast = head;
    while (fast && fast.next) {// 快慢指针遍历，直到快指针达到最初
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;
    }
    return slow;
};

java：

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