Leetcod面试经典150题刷题记录 —— 双指针篇

发布时间:2023年12月18日

1. 验证回文串

题目链接:验证回文串 - leetcode
题目描述:
如果在将所有大写字符转换为小写字符、并移除所有非字母数字字符之后,短语正着读和反着读都一样。则可以认为该短语是一个 回文串 。
题目归纳:
和传统的回文串验证不一样,有一些非(字母数字)字符,不过大致思路一样。

解题思路:
(1) 解法一: 见代码。

Python3

class Solution:
    def isPalindrome(self, s: str) -> bool:
        n = len(s)
        left, right = 0, n-1
        while left < right:
            while left < right and not s[left].isalnum(): # 跳过非(字母数字)字符
                left += 1
            while left < right and not s[right].isalnum():# 跳过非(字母数字)字符
                right -= 1
            if left < right:
                if s[left].lower() != s[right].lower(): # 有不一样则return False
                    return False
                left += 1
                right -= 1
        
        return True # 遍历结束代表是这个题目说的回文串

2. 判断子序列

题目链接:判断子序列 - leetcode
题目描述:
给定字符串 s 和 t ,判断 s 是否为 t 的子序列。字符串的一个子序列是原始字符串删除一些(也可以不删除)字符而不改变剩余字符相对位置形成的新字符串。(例如,"ace"是"abcde"的一个子序列,而"aec"不是)。
题目归纳:
注意,是子序列,而不是子串。子序列可以间隔跳跃,子串必须是连续的。

解题思路:
(1) 解法一: 双指针。一个一个比较,直到s或t任意一方遍历到末尾,最后若遍历s的指针到达了末尾,则说明s是t的子序列,否则不是。
(2) 解法二: 动态规划。略,时间复杂度和空间复杂度都不如双指针,请看官方题解。

Python3

双指针

时间复杂度: O ( n + m ) O(n+m) O(n+m),其中 n n n s s s 的长度, m m m t t t 的长度。每次无论是匹配成功还是失败,都有至少一个指针发生右移,两指针能够位移的总距离为 n + m n+m n+m
空间复杂度: O ( 1 ) O(1) O(1)

class Solution:
    def isSubsequence(self, s: str, t: str) -> bool:
        # 双指针解法,注意:判断s是否是t的子序列
        # 贪心匹配,匹配位置更前的字符即可
        i = 0 # s指针
        j = 0 # t指针
        while i < len(s) and j < len(t): # 有j+=1,循环一定能跳出
            # (1)匹配成功,同时右移
            if s[i] == t[j]:
                i += 1
                j += 1
            # (2)匹配成功或失败,t指针都右移
            else:
                j += 1

        # (3)若i到达了s字符串末尾,则匹配完成,返回true
        if i == len(s):
            return True
        else:
            return False

3. 两数之和 II - 输入有序数组

题目链接:两数之和 II - 输入有序数组 - leetcode
题目描述:
给你一个下标从 1 开始的整数数组 numbers ,该数组已按 非递减顺序排列 ,请你从数组中找出满足相加之和等于目标数 target 的两个数。如果设这两个数分别是 numbers[index1] 和 numbers[index2] ,则 1 <= index1 < index2 <= numbers.length 。以长度为 2 的整数数组 [index1, index2] 的形式返回这两个整数的下标 index1 和 index2。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。你所设计的解决方案必须只使用常量级的额外空间。
题目归纳:
(1) 数组非递减。
(2) 数组元素可能有正负,target也可能有正负。
(3) 最终返回结果是,一个数组,但只有两个元素值。
(4) 每个输入答案唯一。
(5) 常量级别的空间。看到这种条件一般多是双指针或者多指针解法。

解题思路:
(1) 解法一: 二分查找,时间复杂度不如双指针,请看官方题解。
(2) 解法二: 双指针。只要numbers[left] + numbers[right] < target,left就往右加,反之若numbers[left] + numbers[right] > target,right就往左减,为什么这样可以?因为最终答案一定在数组的边界以内,之所以会有困扰,肯定是因为在数学上理解 x + y = t a r g e t x + y = target x+y=target,画下这个函数的直线,从 x + y < t a r g e t x + y < target x+y<target的区域出发,会有两个方向可以落到 x + y = t a r g e t x + y = target x+y=target直线上,分别是 x x x正半轴方向与 y y y正半轴方向。具体的可以看官方题解。

Python3

class Solution:
    def twoSum(self, numbers: List[int], target: int) -> List[int]:
        left, right = 0, len(numbers) - 1
        while left < right:
            sum = numbers[left] + numbers[right]
            if (sum == target):
                return [left+1, right+1]
            elif sum < target:
                left += 1 # 最终left是不断相加,到达目标点,不要考虑left可能存在--情况
            else:
                right -= 1 # 最终right是不断相减,到达目标点,不要考虑right可能存在++情况
        
        return [-1,-1]

4. 盛最多水的容器

题目链接:盛最多水的容器 - leetcode
题目描述:
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。
water container
题目归纳:
(1) 水的高度最多到低的槽板。
(2) 更高的槽板不能动,要尽可能的把更低的槽板通过移动换掉。
(3) 水量公式 c a p a c i t y = ( r ? l + 1 ) ? m i n ( h e i g h t [ l ] , h e i g h t [ r ] ) capacity = (r-l+1) * min(height[l], height[r]) capacity=(r?l+1)?min(height[l],height[r]),即宽度*高度。
(4) 记录历史最大水量值 m a x c a p a c i t y max_capacity maxc?apacity

解题思路:
(1) 解法: 双指针。

Python3

双指针
class Solution:
    def maxArea(self, height: List[int]) -> int:
        # 双指针解法
        max_capacity = 0
        n = len(height)
        l, r = 0, n-1
        while l < r:
            # 求当前容量
            capacity = (r - l) * min(height[l], height[r])
            # 记录历史最大容量
            max_capacity = max(capacity, max_capacity)
            # 移动高度低的一方
            if(height[l] <= height[r]):
                l += 1
            else:
                r -= 1

        return max_capacity

5. 三数之和

题目链接:三数之和 - leetcode
题目描述:
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 != k 且 j != 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。
题目归纳:
(1) i ≠ j , i ≠ k , j ≠ k i \neq j, i \neq k, j \neq k i=j,i=k,j=k
(2) n u m s [ i ] + n u m s [ j ] + n u m s [ k ] = 0 nums[i] + nums[j] + nums[k] = 0 nums[i]+nums[j]+nums[k]=0
(3) 找到所有这样的 n u m s [ i ] , n u m s [ j ] , n u m s [ k ] nums[i], nums[j], nums[k] nums[i],nums[j],nums[k]三元组,并将其作为数组返回。
(4) 输出的顺序和三元组的顺序并不重要。也就是说, ( a , b , c ) (a,b,c) (a,b,c) ( a , c , b ) (a,c,b) (a,c,b)是同样的三元组,那不如假设返回的三元组一定满足 a ≤ b ≤ c a \le b \le c abc。因此涉及到了排序。
(题外) 假设 n u m s [ i ] = a nums[i] = a nums[i]=a是已知的,那么就变成了在两个有序数组(都是nums)中寻找 n u m s [ j ] = b 、 n u m s [ k ] = c nums[j] = b、nums[k] = c nums[j]=bnums[k]=c满足 b + c = ? a b+c=-a b+c=?a,这里再看到上面的第3题 两数之和 II - 输入有序数组,熟悉的感觉来了,就回归到了 t a r g e t = ? a target=-a target=?a,数组为排序后的 n u m s [ i : ] nums[i:] nums[i:],而之所以不这样做,是因为,这样会产生 ( a , b , c ) (a,b,c) (a,b,c) ( a , c , b ) (a,c,b) (a,c,b)这样的三元组,在这道题中,这样是重复的。

解题思路:
(1) 解法: 排序+双指针。来自官方解答。

class Solution:
    def threeSum(self, nums: List[int]) -> List[List[int]]:
        n = len(nums)
        nums.sort()
        ans = list()

        # 枚举 a
        for i in range(n): # 循环(1)
            # 需要和上一次枚举的数不相同,若相同则下一轮循环
            if i > 0 and nums[i] == nums[i-1]:
                continue
            # c 对应的指针初始指向数组的最右端
            k = n - 1
            target = -nums[i]
            # 枚举 b
            for j in range(i+1, n): # 循环(2)
                # 需要和上一次枚举的数不相同,若相同则下一轮循环
                if j > i+1 and nums[j] == nums[j-1]:
                    continue
                # j<k:保证 b 的指针在 c 的指针的左侧
                while j < k and nums[j] + nums[k] > target:
                    k -= 1
                # 不会有满足 a+b+c=0 并且 b<c 的 c 了,可以退出循环
                if j == k:
                    break
                if nums[j] + nums[k] == -nums[i]:
                    ans.append([nums[i], nums[j], nums[k]])
        return ans
文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_44327736/article/details/135069348
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