【算法】双指针算法 ( 双指针算法分类 | 相向双指针 | 有效回文串 )

韩曙亮

发布于 2023-03-29 14:53:43

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发布于 2023-03-29 14:53:43

文章被收录于专栏：韩曙亮的移动开发专栏

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一、双指针算法分类

面试时经常遇到限制算法复杂度为

O ( n )

的情况 , 就需要使用以下算法 :

双指针算法 : 设置两个指针 ( 索引 ) , 进行不同方式的遍历 , 使用最高频的算法 ;
打擂台算法 : 设置一个擂主值 , 设置为无穷大或无穷小 , 通过遍历让该擂主值与遍历值打擂台 ; 求最大值最小值常用 ;
单调栈算法 ;
单调队列算法 ;

双指针算法分类 :

相向双指针 : 判断一个字符串是否是回文串 , 从两边向中心遍历 ;
背向双指针 : 查找一个字符串的最长回文子串使用的 " 中心线枚举算法 " 就是背向双指针算法 , 从中心向两边遍历 ; ( 出现频率较 - 低 )
同向双指针 :

相向双指针算法分类 :

翻转类型 : ① 翻转字符串 , ② 判断回文串 ; 两个指针分别指向收尾 , 两边往中间走 , 对比两个指向的元素是否相等 ;
两数之和型 : ① 两数之和 , ② 三数之和 ;
分割类型 : ① 快速排序 , ② 颜色排序 ; 给定一个数组 , 将其分割成两部分 , 一部分满足某条件 , 另外一部分不满足某条件 ;

二、相向双指针示例 ( 有效回文串 )

有效回文串 : https://www.lintcode.com/problem/415/

如果是不忽略大小写 , 特殊字符的情况 , 可以直接翻转字符串 , 然后对比是否相等 ; 但是如果添加了上述要求 , 就需要处理大小写 , 特殊字符问题 , 有两种方案 :

创建新字符串 , 过滤掉大小写及特殊字符干扰, 然后翻转字符对比 , 这样会增加额外空间开销 ;
推荐使用双指针算法 , 一边进行过滤 , 一边进行对比 ;

设计两个指针 , 分别指向字符串的最左侧和最右侧 ;

每次遍历 , 都要进行两个指针的下标判断 , 否则就会导致下标访问越界 ;

代码示例 :

public class Solution {
    /**
     * @param s: 一个字符串
     * @return: 该字符串是否有有效回文串
     */
    public boolean isPalindrome(String s) {
        if (s == null) {
            return false;
        }

        // 双指针
        int left = 0, right = s.length() - 1;
        while (left < right) {
            // 左指针向右移动, 一直移动, 直到遇到一个合法的字符, 即字母或数字
            while (left < right && !isValid(s.charAt(left))) {
                left ++;
            }
            // 右指针向左移动, 一直移动, 直到遇到一个合法的字符, 即字母或数字
            while (left < right && !isValid(s.charAt(right))) {
                right --;
            }
            // 对比两个指针指向的字符, 如果不相等, 则说明该字符串不是有效回文串
            if (left < right && !isEqual(s.charAt(left), s.charAt(right))) {
                return false;
            }

            // 两指针相向移动
            left++;
            right--;
        }

        return true;
    }

    /**
     * 判定字符串是否是字母或数字
     * @param c 被判定的字符串
     * @return 是否是字母或数字
     */
    private boolean isValid(char c) {
        return Character.isLetter(c) || Character.isDigit(c);
    }

    /**
     * 对比两个字符是否相等, 忽略大小写, 先将字符转为小写字母, 然后再对比
     * @param a 对比的字符一
     * @param b 对比的字符二
     * @return 字符转为小写字母后, 是否相等
     */
    private boolean isEqual(char a, char b) {
        return Character.toLowerCase(a) == Character.toLowerCase(b);
    }
}

class Main{
    public static void main(String[] args) {
        boolean isPalindrome = new Solution().isPalindrome("A man, a plan, a canal: Panama");
        System.out.println(isPalindrome);
    }
}