LeetCode 数组专题 4:双索引技术之一:对撞指针

在 LeetCode 上,专门有一个标签,名为“双指针”,有数组中的“双指针”,也有单链表中的“双指针”。

LeetCode 上的"双指针"问题

例题1:LeetCode 第 167 题:两数之和 II - 输入有序数组

传送门:167. 两数之和 II - 输入有序数组

给定一个已按照升序排列 的有序数组,找到两个数使得它们相加之和等于目标数。

函数应该返回这两个下标值 index1 和 index2,其中 index1 必须小于 index2

说明:

  • 返回的下标值(index1 和 index2)不是从零开始的。
  • 你可以假设每个输入只对应唯一的答案,而且你不可以重复使用相同的元素。

示例:

输入: numbers = [2, 7, 11, 15], target = 9
输出: [1,2]
解释: 2 与 7 之和等于目标数 9 。因此 index1 = 1, index2 = 2 。

分析:看到有序,第 1 想到“二分查找”,但是我们这题,用“指针对撞”更合适。当然用哈希表也是可以的,不过哈希表的方法没有用到数组的有序性。

Python 代码:

class Solution:
    def twoSum(self, numbers, target):
        """
        :type numbers: List[int]
        :type target: int
        :rtype: List[int]
        """
        # 有序数组,index1 必须小于 index2,用指针对撞是最合适的

        size = len(numbers)
        if size < 2:
            return []
        l = 0
        r = size - 1
        while l < r:
            if numbers[l] + numbers[r] == target:
                return [l + 1, r + 1]
            elif numbers[l] + numbers[r] < target:
                l += 1
            else:
                r -= 1
        return []

Java 代码:

class Solution {
    public int[] twoSum(int[] numbers, int target) {
        int len = numbers.length;
        int l = 0;
        int r = len - 1;
        while (l < r) {
            int sum = numbers[l] + numbers[r];

            if (sum > target) {
                r--;
            } else if (sum < target) {
                l++;
            } else {
                int[] res = new int[2];
                res[0] = l + 1;
                res[1] = r + 1;
                return res;
            }
        }
        throw  new IllegalArgumentException("输入数据有误");
    }
}

练习1:Leetcode 第 125 题:验证回文串

传送门:英文网址:125. Valid Palindrome ,中文网址:125. 验证回文串

给定一个字符串,验证它是否是回文串,只考虑字母和数字字符,可以忽略字母的大小写。

说明:本题中,我们将空字符串定义为有效的回文串。

示例 1:

输入: "A man, a plan, a canal: Panama"
输出: true

示例 2:

输入: "race a car"
输出: false

Python 代码:注意编码的细节

class Solution(object):
    def isPalindrome(self, s):
        """
        :type s: str
        :rtype: bool
        """
        left = 0
        right = len(s) - 1
        while left < right:
            if not s[left].isalnum():
                left += 1
                continue
            if not s[right].isalnum():
                right -= 1
                continue

            if s[left].lower() != s[right].lower():
                return False

            left += 1
            right -= 1
        return True

练习2:Leetcode 第 344 题:反转字符串

传送门:英文网址:344. Reverse String ,中文网址:344. 反转字符串

编写一个函数,其作用是将输入的字符串反转过来。输入字符串以字符数组 char[] 的形式给出。

不要给另外的数组分配额外的空间,你必须原地修改输入数组、使用 O(1) 的额外空间解决这一问题。

你可以假设数组中的所有字符都是 ASCII 码表中的可打印字符。

示例 1:

输入:["h","e","l","l","o"]
输出:["o","l","l","e","h"]

示例 2:

输入:["H","a","n","n","a","h"]
输出:["h","a","n","n","a","H"]

Python 代码:

class Solution(object):

    def reverseString(self, s):
        """
        :type s: str
        :rtype: str
        """
        if len(s) < 2:
            return s

        left = 0
        right = len(s) - 1
        l = list(s)
        # 重合在一个就没有交换的必要了,因此是 left < right
        while left < right:
            l[left], l[right] = l[right], l[left]
            left += 1
            right -= 1
        return ''.join(l)

练习3:Leetcode 第 345 题:反转字符串中的元音字母

传送门:英文网址:345. Reverse Vowels of a String ,中文网址:345. 反转字符串中的元音字母

编写一个函数,以字符串作为输入,反转该字符串中的元音字母。

示例 1:

输入: "hello"
输出: "holle"

示例 2:

输入: "leetcode"
输出: "leotcede"

说明:
元音字母不包含字母"y"。

Python 代码:

class Solution(object):
    def reverseVowels(self, s):
        """
        :type s: str
        :rtype: str
        """
        vowels = set(['a', 'e', 'i', 'o', 'u', 'A', 'E', 'I', 'O', 'U'])
        s = list(s)
        left = 0
        right = len(s) - 1
        while left < right:
            if s[left] not in vowels:
                left += 1
            elif s[right] not in vowels:
                right -= 1
            else:
                s[left], s[right] = s[right], s[left]
                left += 1
                right -= 1
        return ''.join(s)

练习4:Leetcode 第 11 题:盛最多水的容器

传送门:英文网址:11. Container With Most Water ,中文网址:11. 盛最多水的容器

给定 n 个非负整数 a1,a2,...,an,每个数代表坐标中的一个点 (i, ai) 。在坐标内画 n 条垂直线,垂直线 i 的两个端点分别为 (i, ai) 和 (i, 0)。找出其中的两条线,使得它们与 x 轴共同构成的容器可以容纳最多的水。

说明:你不能倾斜容器,且 n 的值至少为 2。

Leetcode 第 11 题:盛最多水的容器

图中垂直线代表输入数组 [1,8,6,2,5,4,8,3,7]。在此情况下,容器能够容纳水(表示为蓝色部分)的最大值为 49。

示例:

输入: [1,8,6,2,5,4,8,3,7]
输出: 49

思路:贪心算法,总是贪心先固定容器的宽度。根据木桶原理(盛水的高度由最短的那块木板决定),高的那块木板往里面走,只可能让盛水越来越少,但是短板往里面走,却有可能让盛水越来越多。

Java 代码:

public class Solution {

    // 指针对撞、贪心思想
    // 参考解答:https://www.cnblogs.com/zichi/p/5745992.html

    public int maxArea(int[] height) {
        int len = height.length;
        if (len < 2) {
            // 0 或者 1 的时候,不能形成区间,所以不能形成容器
            return 0;
        }
        int l = 0;
        int r = len - 1;
        int res = 0;
        while (l < r) {
            // 这里其实就是木桶原理,取决于最短的那根木板
            // [1,2,3] 3 和 1 之间的长度就是 (3-1=)2
            int area = (r - l) * Math.min(height[l], height[r]);
            res = Math.max(res, area);
            if (height[l] < height[r]) {
                l++;
            } else {
                // height[l] >= height[r]
                r--;
            }
        }
        return res;
    }


    // 暴力解法,时间复杂度太高,我们应该使用指针对撞的方法
    public int maxArea1(int[] height) {
        int len = height.length;
        if (len < 2) {
            return 0;
        }
        int res = 0;
        for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
            for (int j = i + 1; j < len; j++) {
                res = Integer.max(res, Integer.min(height[i], height[j]) * (j - i));
            }
        }
        return res;
    }
}

Python 代码:

class Solution:
    def maxArea(self, height):
        """
        :type height: List[int]
        :rtype: int
        """
        l = 0
        r = len(height) - 1
        res = 0
        while l < r:
            min_h = min(height[l], height[r])
            res = max(res, (r - l) * min_h)
            if min_h == height[l]:
                l += 1
            else:
                r -= 1
        return res


if __name__ == '__main__':
    height = [1, 8, 6, 2, 5, 4, 8, 3, 7]
    solution = Solution()
    result = solution.maxArea(height)
    print(result)

参考资料:https://leetcode-cn.com/problems/container-with-most-water/solution/

(本节完)

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