算法总结--数组相关】双指针法的常见应用

 所谓双指针，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或者相反方向的指针进行扫描，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。
    (注：这里的指针，并非专指c中指针的概念，而是指索引，游标或指针，可迭代对象等)

    这类算法包括：
    1.给定一个有序递增数组，在数组中找到满足条件的两个数，使得这两个数的和为某一给定的值。如果有多对数，只输出一对即可。

    对于这种问题，常见的算法思路不外乎遍历，回溯，但这里，双指针遍历法是一个很有效的方法。具体思路是：初始化两个指针，一个指向数组的第一个元素，另外一个指向数组的最后一个元素，在两个指针相遇之前，指针1只能向前移动，指针2 只能向后移动。比较当前两个指针所指元素和与给定数字的大小，如果和较大，指针2向后移动，如果和较小，指针1向前移动。最终的结果是找到两个满足条件的数或者不存在这样的两个数字。
     如图所示：



据此思路，不难写出代码：

[cpp] view
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 print?

#include <stdio.h>  

  

int getThePair(int *a,int n,int theNum,int &left,int &right){  

    int start = 0,end = n-1;  

    while(start < end){  

        int sum = a[start] + a[end];  

        if(sum == theNum){  

            left = a[start];  

            right = a[end];  

            return 1;  

        }  

        if(sum < theNum){  

            start ++;  

        }else if(sum > theNum){  

            end --;  

        }  

    }  

    return 0;  

}  

  

int main(){  

    int a[] = {1,2,3,4,5,6,7,8};  

    int start = 0,end = 0;  

    for(int i = 1; i <= 16; i++){  

        if(getThePair(a,8,i,start,end)){  

            printf("the sum of %d is %d + %d\n",i,start,end);  

        }else{  

            printf("sorry,%d not found~~\n",i);  

        }  

    }  

    return 0;  

}  

2.双指针应用之二：hoare的双向扫描快速划分法。快速排序的总结中已经给了思路和代码，为了方便，这里再次给出代码：

[cpp] view
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 print?

int hoare_partition(int arr[],int start,int end){  

    int pivot = arr[start];  

    int i = start;  

    int j = end;  

    while(true){  

        while(i<j && arr[i]<=pivot) i++;  

        while(i<j && arr[j]>=pivot) j--;  

        if(i<j){  

            swap(&arr[i],&arr[j]);  

        }  

        else return j;  

    }  

}  

3.双指针应用之三。

奇偶排序。忘记是哪个公司的面试题了。题目大意是这样的，给定一个数组，数组中元素有奇数有偶数。要求对数组进行处理，使得数组的左边为奇数，右边为偶数
这个题目直接看上去，跟快速排序的划分十分类似，唯一不同的是，不需要返回索引。所以，简单的方式如下：

[cpp] view
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 print?

void partition(int *arr,int n){  

    int i = 0;  

    int j = n-1;  

        while(1){  

            while(i<j && arr[i]%2 == 1) i++;  

            while(i<j && arr[j]%2 == 0) j--;  

            if(i<j){  

                int temp = arr[i];  

                arr[i] = arr[j];  

                arr[j] = temp;  

            }  

        }  

 }  



4.双指针法的应用之四：求单链表的中间元素。

这个大家应该都比较熟悉了。对于单链表求中间元素的问题，经典的作法是采用两个指针，初始化都指向链表表头，移动开始时，快指针移动两步，慢指针移动一步。当快指针的next为null或者快指针为null的时候，慢指针所指的就是单链表的中间元素(注意奇数个元素和偶数个元素的处理)

[cpp] view
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 print?

/* 

 * 取单链表的中间元素，如果单链表元素为奇数个，那么去中间的元素，如果是偶数个，取后面的一个元素。 

 */   

linkList getMidElem(const linkList L){  

    if(L == NULL){  

         return NULL;       

    }   

    linkList first = L;  

    linkList second = L;  

    while(first != NULL && first->next != NULL){  

         first = first->next->next;  

         second = second->next;     

    }  

    return second;        

}   

完整的代码可见：http://blog.csdn.net/ohmygirl/article/details/7698823

当然，双指针法还有其他一些应用等待你的发现，它是一种奇妙的思维方式，不是么？