LeetCode Hot100 双指针问题

283. 移动零

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

进阶:你能尽量减少完成的操作次数吗?

class Solution {
    public void moveZeroes(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        if (n == 0 || n == 1) {
            return;
        }

        int j = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (nums[i] != 0) {
                nums[j++] = nums[i];
            }
        }

        while (j < n) {
            nums[j] = 0;
            j++;
        }
    }
}

从左到右遍历数组,把非0的元素移动到数组头部,用指针 j 记录偏移量,然后把剩下的元素置为0即可。

11. 盛水最多的容器

给定一个长度为 n 的整数数组 height 。有 n 条垂线,第 i 条线的两个端点是 (i, 0) 和 (i, height[i]) 。

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。

返回容器可以储存的最大水量。

说明:你不能倾斜容器。

示例 1:

输入:[1,8,6,2,5,4,8,3,7]

输出:49

解释: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 2:

输入:height = [1,1]

输出:1

提示:

  • n == height.length
  • 2 <= n <= 105
  • 0 <= height[i] <= 104
class Solution {
    public int maxArea(int[] height) {
        int n = height.length;
        int max = 0;
        int i = 0, j = n - 1;
        while(i < j) {
            max = Math.max(max, (j - i) * Math.min(height[i], height[j]));
            if (height[i] < height[j]) {
                i++;
            } else {
                j--;
            }
        }

        return max;
    }
}

定义双指针,初始分别在数组的两端,先计算最大面积,再根据条件判断移动指针,指向较小高度柱子的指针向左或向右移动直到相遇即可。

15. 三数之和

给你一个整数数组 nums ,判断是否存在三元组 [nums[i], nums[j], nums[k]] 满足 i != j、i != kj != k ,同时还满足 nums[i] + nums[j] + nums[k] == 0 。请你返回所有和为 0 且不重复的三元组。

注意:答案中不可以包含重复的三元组。

示例1:

输入:nums = [-1,0,1,2,-1,-4]

输出:[[-1,-1,2],[-1,0,1]]

解释:

  • nums[0] + nums[1] + nums[2] = (-1) + 0 + 1 = 0 。
  • nums[1] + nums[2] + nums[4] = 0 + 1 + (-1) = 0 。
  • nums[0] + nums[3] + nums[4] = (-1) + 2 + (-1) = 0 。
  • 不同的三元组是 [-1,0,1] 和 [-1,-1,2] 。
  • 注意,输出的顺序和三元组的顺序并不重要。

示例 2:

输入:nums = [0,1,1]

输出:[]

解释:唯一可能的三元组和不为 0 。

示例 3:

输入:nums = [0,0,0]

输出:[[0,0,0]]

解释:唯一可能的三元组和为 0 。

提示:

  • 3 <= nums.length <= 3000
  • -105 <= nums[i] <= 105
class Solution {
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        int n = nums.length;
        // 升序排序数组
        Arrays.sort(nums);

        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();

        int i = 0;
        while (i < n) {
            // 大于 0 已经没有意义
            if (nums[i] > 0) return ans;
            // 跳过重复的数
            if (i >= 1 && nums[i] == nums[i - 1]) {
                i++;
                continue;
            };

            int j = i + 1;
            int k = n - 1;

            while (j < k) {
                int sum = nums[i] + nums[j] + nums[k];
                if (sum > 0) {
                    // 过大需要 k 左移
                    k--;
                    // 若左移之后的数还是和之前一样 继续左移
                    while (k > 0 && nums[k] == nums[k + 1]) {
                        k--;
                    }
                } else if (sum < 0) {
                    // 过小需要 j 右移
                    j++;
                    // 若右移之后的数还是和之前一样 继续右移
                    while (j < n && nums[j] == nums[j - 1]) {
                        j++;
                    }
                } else {
                    // sum == 0
                    ans.add(new ArrayList<>(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[k])));
                    j++;
                    k--;

                    // 若左移之后的数还是和之前一样 继续左移
                    while (k > 0 && nums[k] == nums[k + 1]) {
                        k--;
                    }
                    // 若右移之后的数还是和之前一样 继续右移
                    while (j < n && nums[j] == nums[j - 1]) {
                        j++;
                    }
                }
            }

            i++;
        }

        return ans;
    }
}

本题的关键是先确定一个 i 指针,然后在此基础上定义双指针 j, k,通过重复数去重达到最终答案去重的效果,因此移动之后的 while 判断必不可少,否则就需要在返回答案之前对 ans 数组去重。

42. 接雨水

给定 n 个非负整数表示每个宽度为 1 的柱子的高度图,计算按此排列的柱子,下雨之后能接多少雨水。

示例 1:

输入:height = [0,1,0,2,1,0,1,3,2,1,2,1]
输出:6
解释:上面是由数组 [0,1,0,2,1,0,1,3,2,1,2,1] 表示的高度图,在这种情况下,可以接 6 个单位的雨水(蓝色部分表示雨水)。 

示例 2:

输入:height = [4,2,0,3,2,5]
输出:9

提示:

  • n == height.length
  • 1 <= n <= 2 * 104
  • 0 <= height[i] <= 105
class Solution {
    public int trap(int[] height) {
        int n = height.length;

        int[] leftMax = new int[n];
        leftMax[0] = height[0];
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            leftMax[i] = Math.max(height[i], leftMax[i - 1]);
        }

        int[] rightMax = new int[n];
        rightMax[n - 1] = height[n - 1];
        for (int i = n - 2; i >= 0; i--) {
            rightMax[i] = Math.max(height[i], rightMax[i + 1]);
        }

        int ans = 0;

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            ans += Math.min(leftMax[i], rightMax[i]) - height[i];
        }

        return ans;
    }
}

经典面试题接雨水,先从两端分别遍历两次数组记作 leftMax 和 rightMax,每个元素记录当前遇到的最大高度,最后再从左到右遍历,每个格子能接到的雨水量就是 min(leftMax[i], rightMax[i]) – height[i]。

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