双指针算法

什么是双指针？

双指针，指的是在遍历对象的过程中，不是普通的使用单个指针进行访问，而是使用两个相同方向（快慢指针）或者相反方向（对撞指针）的指针进行扫描，从而达到相应的目的。

换言之，双指针法充分 使用了数组有序这一特征，从而在某些情况下能够简化一些运算。

对撞指针

对撞指针是指在数组中，将指向最左侧的索引定义为左指针(left)，最右侧的定义为右指针(right)，然后从两头向中间进行数组遍历。

对撞数组适用于 连续数组 和字符串，也就是说当你遇到题目给定连续数组和字符床时，应该第一时间想到用对撞指针解题

伪代码大致如下：

public void find (int[] list) {
  var left = 0;
  var right = list.length - 1;

  //遍历数组
  while (left <= right) {
    left++;
    // 一些条件判断 和处理
    ... ...
    right--;
  }
}

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"]

解答可以套用前面的伪代码：

class Solution {
    public void reverseString(char[] s) {
        if (s.length == 0 || s.length == 1) return ;
        int left = 0;
        int right = s.length-1;
        while (left <right) {
            char temp = s[left];
            s[left++] = s[right];
            s[right--] = temp;
        }
        return ;
    }
}

长度最小的子数组

给定一个含有 n 个正整数的数组和一个正整数 s ，找出该数组中满足其和 ≥ s 的长度最小的连续子数组，并返回其长度。如果不存在符合条件的子数组，返回 0。

示例：

输入：s = 7, nums = [2,3,1,2,4,3]
输出：2
解释：子数组 [4,3] 是该条件下的长度最小的子数组。

解答：

class Solution {
    public int minSubArrayLen(int s, int[] nums) {
        int right = 0;
        int left = 0;
        int sum = 0;
        int len = Integer.MAX_VALUE; // 用于标识这个 len 是否改变过
        while(right < nums.length) {
            sum += nums[right];
            while (sum >= s) {
              // 这里的 right - left + 1 实际上就是窗口大小
               len = Math.min(right - left + 1, len);
               sum -= nums[left]; 
               left++;
            }
            right++;
        }

        // len = Integer.MAX_VALUE 表示 len 没有变过
        if (len == Integer.MAX_VALUE) return 0;
        return len;

    }
}

虽然这道题目也是用的双指针，但是实际上采用滑动窗口的算法思想

快慢指针

快慢指针也是双指针，但是两个指针从同一侧开始遍历数组，将这两个指针分别定义为快指针（fast）和慢指针（slow），两个指针以不同的策略移动，例如 fast 每次增长两个，slow 每次增长一个，直到两个指针的值相等（或其他特殊条件）为止。

快慢指针一般都初始化指向链表的头结点 head，前进时快指针 fast 在前，慢指针 slow 在后，巧妙解决一些链表中的问题。

判定链表中是否含有环

单链表的特点是每个节点只知道下一个节点，所以一个指针的话无法判断链表中是否含有环的。

如果链表中不包含环，那么这个指针最终会遇到空指针 null 表示链表到头了，这还好说，可以判断该链表不含环。

boolean hasCycle(ListNode head) {
    while (head != null)
        head = head.next;
    return false;
}

但是如果链表中含有环，那么这个指针就会陷入死循环，因为环形数组中没有 null 指针作为尾部节点。

经典解法就是用两个指针，一个每次前进两步，一个每次前进一步。如果不含有环，跑得快的那个指针最终会遇到 null，说明链表不含环；如果含有环，快指针最终会和慢指针相遇，说明链表含有环。

就好像一个环形跑道上有一快一慢两个运动员赛跑，如果时间足够长，跑地快的运动员一定会赶上慢的运动员。

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

链表中倒数第k个节点（中等）

题目描述：输入一个链表，输出该链表中倒数第k个结点。如果该链表长度小于k，请返回空。

示例1

{1,2,3,4,5},1

返回值

{5}

解题思路：快慢指针，先让一个指针指向头节点，先走 K 步，如果为空就返回空，反之，就再让一个指针从头节点出发，快慢指针一起走，直到快指针为空，输出慢指针

即：倒数的 + 顺数的长度等于链表总长度，所以当 fast 指针为 null 时，剩下的慢指针所在的地方就是目标了

如下图所示

public ListNode FindKthToTail (ListNode pHead, int k) {
    // write code here
    if(pHead == null) return pHead;

    ListNode fast = pHead;
    int i = 0;
    while(i < k){
        if(fast == null) return fast;
        fast = fast.next;
        i++;
    }

    ListNode slow = pHead;
    while(fast != null){
        slow = slow.next;
        fast = fast.next;
    }
    return slow;
}

什么是双指针？​

对撞指针​

反转字符串​

长度最小的子数组​

快慢指针​

判定链表中是否含有环​

链表中倒数第k个节点（中等）​