双指针用法练习题（2024/5/26）

1三数之和

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 != 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。

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 。

思路：

首先将数组排序，然后有一层for循环，i从下标0的地方开始，同时定一个下标left 定义在i+1的位置上，定义下标right 在数组结尾的位置上。

在数组中找到 abc 使得a + b +c =0，我们这里相当于 a = nums[i]，b = nums[left]，c = nums[right]。

接下来如何移动left 和right呢， 如果nums[i] + nums[left] + nums[right] > 0 就说明 此时三数之和大了，因为数组是排序后了，所以right下标就应该向左移动，这样才能让三数之和小一些。

如果 nums[i] + nums[left] + nums[right] < 0 说明 此时 三数之和小了，left 就向右移动，才能让三数之和大一些，直到left与right相遇为止。

本题解题思路重点是去重：

1. 外层循环中的条件判断：在每次循环开始时，通过判断当前数字与前一个数字是否相同来避免重复计算相同的数字。如果当前数字与前一个数字相同，则跳过当前循环，继续下一个数字的处理。

   if(i > 0 && nums[i] == nums[i - 1])continue;

2. 内层循环中的去重操作：在找到符合条件的三元组后，通过向右移动左指针和向左移动右指针，并跳过与移动后相同的元素，来避免重复。

   while(left < right && nums[left] == nums[left + 1])left++;while(left < right && nums[right] == nums[right - 1])right--;

完整代码：

class Solution {
public:vector<vector<int>> threeSum(vector<int>& nums) {vector<vector<int>> ans; // 用于存储结果的二维向量// 对数组进行排序，方便后续操作sort(nums.begin(), nums.end());// 遍历数组for(int i = 0; i < nums.size(); i++) {// 避免重复计算相同的数字if(i > 0 && nums[i] == nums[i - 1])continue;int left = i + 1; // 左指针，指向当前数字的下一个位置int right = nums.size() - 1; // 右指针，指向数组末尾int target = 0 - nums[i]; // 目标值为当前数字的相反数// 在左右指针没有相遇的情况下进行查找while(left < right) {// 如果找到了三个数的和等于目标值if(nums[left] + nums[right] == target) {// 将结果加入到答案中ans.push_back({nums[i], nums[left], nums[right]});// 继续查找下一个不同的左指针值while(left < right && nums[left] == nums[left + 1])left++;// 继续查找下一个不同的右指针值while(left < right && nums[right] == nums[right - 1])right--;// 向中间收缩left++;right--;} // 如果三数之和小于目标值，则左指针向右移动else if(nums[left] + nums[right] < target) {left++;} // 如果三数之和大于目标值，则右指针向左移动else {right--;}}}return ans; // 返回结果}
};

2四数之和

给你一个由 n 个整数组成的数组 nums ，和一个目标值 target 。请你找出并返回满足下述全部条件且不重复的四元组 [nums[a], nums[b], nums[c], nums[d]] （若两个四元组元素一一对应，则认为两个四元组重复）：

• 0 <= a, b, c, d < n
• a、b、c 和 d 互不相同
• nums[a] + nums[b] + nums[c] + nums[d] == target

你可以按 任意顺序 返回答案 。

示例 1：

输入：nums = [1,0,-1,0,-2,2], target = 0
输出：[[-2,-1,1,2],[-2,0,0,2],[-1,0,0,1]]

示例 2：

输入：nums = [2,2,2,2,2], target = 8
输出：[[2,2,2,2]]

提示：

• 1 <= nums.length <= 200
• -109 <= nums[i] <= 109
• -109 <= target <= 109

思路：

1. 剪枝处理：在这里，剪枝指的是通过判断当前数值是否已经大于目标值（或者非负且大于等于目标值），如果是的话就可以跳出循环，因为后面的数值只会更大，不会再符合条件了。这里使用break语句跳出循环，统一通过return返回最终结果。

2. 对nums[k]去重：这里的去重处理是指如果当前数字与前一个数字相同（除了第一个数字外），则跳过当前循环，继续下一个数字的处理，以避免重复计算相同的数字。

3. 2级剪枝处理：类似于剪枝处理，这里也是对两个数字的和进行判断，如果已经大于目标值（或者非负且大于等于目标值），则跳出循环，因为后面的数值只会更大，不会再符合条件了。

4. 对nums[i]去重：与对nums[k]去重类似，这里是对内层循环中的第二个数字进行去重处理，避免重复计算相同的数字。

5. 对nums[left]和nums[right]去重：在找到符合条件的四元组后，通过向右移动左指针和向左移动右指针，并跳过与移动后相同的元素，来避免重复。

代码：

class Solution {
public:vector<vector<int>> fourSum(vector<int>& nums, int target) {// 存储结果的二维向量vector<vector<int>> result;// 对数组进行排序，方便后续处理sort(nums.begin(), nums.end());// 外层循环遍历数组for (int k = 0; k < nums.size(); k++) {// 剪枝处理：如果当前数字已经大于目标值且为非负数，跳出循环if (nums[k] > target && nums[k] >= 0) {break; // 这里使用break，统一通过最后的return返回}// 对当前数字进行去重处理if (k > 0 && nums[k] == nums[k - 1]) {continue;}// 内层循环遍历数组for (int i = k + 1; i < nums.size(); i++) {// 2级剪枝处理：如果当前两个数字的和已经大于目标值且为非负数，跳出循环if (nums[k] + nums[i] > target && nums[k] + nums[i] >= 0) {break;}// 对第二个数字进行去重处理if (i > k + 1 && nums[i] == nums[i - 1]) {continue;}// 定义左右指针int left = i + 1;int right = nums.size() - 1;// 在左右指针未相遇之前进行循环while (right > left) {// 避免溢出，使用 long 类型进行判断if ((long) nums[k] + nums[i] + nums[left] + nums[right] > target) {right--;} else if ((long) nums[k] + nums[i] + nums[left] + nums[right]  < target) {left++;} else {// 找到符合条件的四元组，加入结果向量result.push_back(vector<int>{nums[k], nums[i], nums[left], nums[right]});// 对左右指针所指的数字进行去重处理while (right > left && nums[right] == nums[right - 1]) right--;while (right > left && nums[left] == nums[left + 1]) left++;// 找到答案时，双指针同时收缩right--;left++;}}}}// 返回最终结果return result;}
};

3移除元素

给你一个数组 nums 和一个值 val，你需要 原地 移除所有数值等于 val 的元素。元素的顺序可能发生改变。然后返回 nums 中与 val 不同的元素的数量。

假设 nums 中不等于 val 的元素数量为 k，要通过此题，您需要执行以下操作：

• 更改 nums 数组，使 nums 的前 k 个元素包含不等于 val 的元素。nums 的其余元素和 nums 的大小并不重要。
• 返回 k。

用户评测：

评测机将使用以下代码测试您的解决方案：

int[] nums = [...]; // 输入数组
int val = ...; // 要移除的值
int[] expectedNums = [...]; // 长度正确的预期答案。// 它以不等于 val 的值排序。int k = removeElement(nums, val); // 调用你的实现assert k == expectedNums.length;
sort(nums, 0, k); // 排序 nums 的前 k 个元素
for (int i = 0; i < actualLength; i++) {assert nums[i] == expectedNums[i];
}

如果所有的断言都通过，你的解决方案将会 通过。

示例 1：

输入：nums = [3,2,2,3], val = 3
输出：2, nums = [2,2,_,_]
解释：你的函数函数应该返回 k = 2, 并且 nums 中的前两个元素均为 2。
你在返回的 k 个元素之外留下了什么并不重要（因此它们并不计入评测）。

示例 2：

输入：nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2
输出：5, nums = [0,1,4,0,3,_,_,_]
解释：你的函数应该返回 k = 5，并且 nums 中的前五个元素为 0,0,1,3,4。
注意这五个元素可以任意顺序返回。
你在返回的 k 个元素之外留下了什么并不重要（因此它们并不计入评测）。

提示：

• 0 <= nums.length <= 100
• 0 <= nums[i] <= 50
• 0 <= val <= 100

思路：

慢指针 slowIndex 指向下一个待赋值的位置，快指针 fastIndex 遍历数组。当快指针指向的元素不等于目标值时，将其赋值给慢指针指向的位置，并将慢指针向后移动一位。这样就实现了移除数组中指定值的元素，并且返回新数组的长度

代码：

class Solution {
public:// 移除元素函数int removeElement(vector<int>& nums, int val) {// 慢指针初始位置int slowIndex = 0;// 快指针遍历数组for (int fastIndex = 0; fastIndex < nums.size(); fastIndex++) {// 如果当前值不等于目标值if (val != nums[fastIndex]) {// 将当前值移到慢指针位置，并将慢指针向后移动一位nums[slowIndex++] = nums[fastIndex];}}// 返回新数组的长度return slowIndex;}
};

4反转字符串

编写一个函数，其作用是将输入的字符串反转过来。输入字符串以字符数组 s 的形式给出。

不要给另外的数组分配额外的空间，你必须原地修改输入数组、使用 O(1) 的额外空间解决这一问题。

示例 1：

输入：s = ["h","e","l","l","o"]
输出：["o","l","l","e","h"]

示例 2：

输入：s = ["H","a","n","n","a","h"]
输出：["h","a","n","n","a","H"]

提示：

• 1 <= s.length <= 105
• s[i] 都是 ASCII 码表中的可打印字符

代码：

class Solution {
public:void reverseString(vector<char>& s) {for (int i = 0, j = s.size() - 1; i < s.size()/2; i++, j--) {swap(s[i],s[j]);}}
};