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算法进阶——双指针

双指针简介

 双指针算法是一种常见的算法技巧,她通常用在数组或字符串中进行快速查找匹配,排序或移动操作。

双指针并非真的用指针实现,一般用两个变量来表示下标(在后面都用指针来表示)。

双指针算法使用两个指针在数据结构上进行迭代,根据问题的要求移动这些指针。

双指针往往也和单调,排序连续在一起,在数组的区间问题上,暴力法的时间复杂度往往是O(n^2)

但双指针利用“单调性”可以优化到O(n).

常见的双指针模型有:

1)对撞指针

2)快慢指针

对撞指针

两个指针left right(简写为l,r)分别指向序列第一元素和最后元素。然后l指针不断递增,r不断递减,直到两个指针的值相撞或错开(即l>=r),或者满足其他要求的特殊条件为止。

对撞指针一般用来解决有序数组或者字符串的问题(常见于区间的问题):

查找有序数组中满足某些约束条件的一组元素问题:比如二分查找,数字之和等问题。

字符串反转问题:反转字符串,回文数,颠倒二进制等问题。

使用两个指针left,right。left指向序列第一个元素,即left =1,right 指向序列最后一个元素即right =n.

在循环体中将左右指针相向移动,当满足一定条件时,将左指针右移,left++。当满足另外一定条件时,将右指针左移,right--.

直到两指针相撞(即left==right)或者满足其他要求的特殊条件时,跳出循环体。

例题(lanqiao OJ 1371)

输入描述

输入仅 11 行包含一个字符串 SS。

1≤∣S∣≤1061≤∣S∣≤106,保证 SS 只包含大小写、字母。

输出描述

若字符串 SS 为回文串,则输出 YY,否则输出 NN。

输入输出样例

示例 1

输入

abcba

输出

Y
示例 2

输入

abcbb

输出

N
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N =1e6+9;
char a[N];
int main(){
    cin>>a+1;
    int n =strlen(a+1);
    int l=1,r=n;
    bool ans = true;
    while(l<r){
      if(a[l]!=a[r])
        ans=false;
        l++;
        r--;
    }
    if(ans==true)
      cout<<"Y"<<endl;
    else
      cout<<"N"<<endl;
  return 0;
}

 快慢指针

快慢指针一般比对撞指针更难想,也更难写。

指的时两个指针从同一侧开始遍历序列,且移动的步长一个快一个慢。

移动快的指针被称为快指针移动慢的指针被称为慢指针。

为了方便理解,我们称快指针为r,慢指针为l,这样满指针和快指针构成区间[l,r].

两个指针以不同的速度,不同的策略移动,直到快指针移动到数组尾端,或者两指针相交,或者满足其他特殊的条件为止。

解题步骤:

1.使用两个指针l,r。l一般指向序列第一个元素,即:l=1,r一般指向序列第零个元素,即r=0。即初始时区间为[l,.r]=[1,0]表示为空区间。

2.在循环体中将左右指针向右移动。满足一定条件时,将慢指针右移,即r++,保持[l,r]为合法区间。

3.到指针移动到数组尾端(即l==n且r==n),或者两指针相交,或者满足其他特殊条件时跳出循环体。

例题(lanqiao OJ 1372)

美丽的区间

题目描述

给定一个长度为 nn 的序列 a1,a2,⋯,ana1​,a2​,⋯,an​ 和一个常数 SS。

对于一个连续区间如果它的区间和大于或等于 SS,则称它为美丽的区间。

对于一个美丽的区间,如果其区间长度越短,它就越美丽。

请你从序列中找出最美丽的区间​。

输入描述

第一行包含两个整数 n,Sn,S,其含义如题所述。

接下来一行包含 nn 个整数,分别表示 a1,a2,⋯,ana1​,a2​,⋯,an​。

10≤N≤10510≤N≤105,1×ai≤1041×ai​≤104,1≤S≤1081≤S≤108。

输出描述

输出共一行,包含一个整数,表示最美丽的区间的长度。

若不存在任何美丽的区间,则输出 00。

输入输出样例

示例 1

输入

5 6
1 2 3 4 5

输出

2
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n,s;
const int N = 1e5+9;
int a[N];
int main(){
  cin>>n>>s;
  for(int i=1;i<=n;i++){
    cin>>a[i];
  }
  int ans=n+1;
  for(int i =1,j=0,sum=0;i<=n;i++){
    while(i>j||(j+1<=n&&sum<s)){
      j++;
      sum+=a[j];
    }
    if(sum>=s)
      ans=min(ans,j-i+1);
    sum-=a[i];
  }
  if(ans>n){
    cout<<0<<endl;
  }
  else
    cout<<ans<<endl;
  return 0;
}

 例题(lanqiao OJ 1621)

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