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双指针(1)_数组分块_移动零问题

article 2024/11/15 16:00:06

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双指针(1)_数组分块_移动零问题

收录于专栏【经典算法练习】
本专栏旨在分享学习C++的一点学习笔记，欢迎大家在评论区交流讨论💌

1.双指针介绍

2.移动零问题

题目链接:

题目描述:

解法

算法思路：

算法流程:

代码展示

1.双指针介绍

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结构上移动。
这种方法对于处理环形链表或数组非常有用。
其实不单单是环形链表或者是数组，如果我们要研究的问题出现循环往复的情况时，均可考虑使用快慢指针的思想。
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。

2.移动零问题

「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 - 力扣（LeetCode）

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:

输入: nums = [0,1,0,3,12]
输出: [1,3,12,0,0]

示例 2:

输入: nums = [0]
输出: [0]

提示:

1 <= nums.length <= 104
-231 <= nums[i] <= 231 - 1

解法

（快排的思想：数组划分区间-数组分两块）：

算法思路：

在本题中我们可以使用一个cur指针来扫描整个数组,另一个dest指针用来记录非零数序列的最后一个位置.根据cur在扫描的过程中,遇到的不同情况,分类处理,实现数组的划分.

在cur遍历期间,使[0,dest]的元素全部都是非零元素,[dest+1,cur-1]的元素全是零.

这里两个指针的作用:

cur: 从左往右扫描数组,遍历数组

dest: 已处理的区间内,非零元素的最后一个位置

算法流程:

a.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元素在什么位置,因此初始化为-1

b.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:

i.遇到的元素是0,cur直接++.因为我们的目标是让[dest+1,cur-1]内的元素全都是零,因此当cur遇到0的时候,直接++,就可以让0在cur-1的位置上,从而在[dest+1,cur-1]内;

ii.遇到的元素不是0,dest++,并且交换cur位置和dest位置的元素,之后让cur++.扫描下一个元素.

<1>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;

<2>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.

代码展示

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