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两个指针(位置)的妙用

2013年03月04日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2998字 ⁄ 字号 评论关闭

使用两个指针可以轻松的解决许多算法问题,归纳出如下几种

1、  判断链表是否带环

带环链表的判断是链表中经常考察的内容。一个循环链表可以无休止地遍历下去。我们可以定义两个指针,一个快指针一个慢指针,如果在遍历到尾端前二者相遇,那么链表就是有环链表

bool haveCycle(LinkList * Head)
{
	if (!Head)
	{
		return false;
	}
	LinkList * fast=Head;
	LinkList * slow=Head;
	while (!fast)
	{
		if (fast==slow) //如果两指针相遇,则返回真
		{
			return true;
		}
		fast=fast->next;
		if (!fast)
		{
			return false;
		}
		fast=fast->next;   //快指针走两步
		slow=slow->next;   //慢指针走一步
	}
	return false;
}

 

2、  求链表中倒数第K个节点

如果用普通的思路得遍历两遍链表,第一遍先求出链表的总长度N,然后第二遍走到第N-k个节点,这个节点就是所求的节点。如果链表很长,那么遍历两次的话就很费时,我们用两个指针的方法遍历一次链表即可,先让一个指针走K步,然后两个指针再一起走,直到第一个指针遍历到链表末尾。

LinkList * FindRevK(LinkList * Head,int k)
{
	if (!Head)
	{
		return NULL;
	}
	LinkList * first=Head;
	LinkList * second=Head;
	for (int i=0;i<k;i++)  //先让first走K步
	{
		if (!first)
		{
			return NULL; //链表长度小于K则返回NULL
		}
		first=first->next;
	}
	while (first)
	{
		first=first->next;
		second=second->next;
	}
	return second;
}

 

3、  二分法查找某个数

用经典的二分法在一个有序数组中可以以log(n)的时间复杂度查找出给定的数。同样也是设定两个位置下表,lowhigh。由于该方法大家都熟悉不过了,只把代码贴上来就行了

int search(int array[],int n,int value)
{
	if (!array||n<0)
	{
		return -1;
	}
	int low=0;
	int high=n-1;	
	while (low<high)
	{
		int med=low+(high-low)/2; //这样可以防止low+high发生溢出
		if (array[med]<value)
		{
			low=med+1;
		}
		else if (array[med]>value)
		{
			high=med-1;
		}
		else
			return med;
	}
	return -1;
}

 

4、  在一个有序数组中找出和为N的两个数

定义两个位置lowhigh,一个在开始处,一个在结尾处,如果二者之和大于Nhigh递减,如果二者之和小于Nlow递增,直到和为N或者二者相遇为止

void findNum(int * array,int arraysize,int N,int & low,int & high)
{
	low=0;
	high=arraysize-1;
	while (low<high)
	{
		if (low+high==N)
		{
			return;  //和为N,返回
		}
		else if (low+high<N)
		{
			low++;
		}
		else
		{
			high--;
		}
	}
	//没有两个数的和为N,则置下表为-1
	low=-1;
	high=-1;
}

5、 
输入一个正数n,输出所有和为n连续正数序列

输入 15
输出
15=1+2+3+4+5
15=4+5+6
15=7+8

我们可用两个数lowhigh分别表示序列的最小值和最大值。首先把low初始化为1high初始化为2。如果从lowhigh的序列的和大于n的话,我们向右移动low,相当于从序列中去掉较小的数字。如果从lowhigh的序列的和小于n的话,我们向右移动high,相当于向序列中添加high的下一个数字。一直到low等于(1+n)/2,因为序列至少要有两个数字

void printResult(int low,int high,int num)  //该函数实现将low到high之间的数输出到屏幕上
{
	cout<<num<<"=";
	for (int i=low;i<high;i++)
	{
		cout<<i<<"+";
	}
	cout<<high<<endl;
}
void consecutiveN(int num)
{
	int low=1,high=2;
	int sum=low+high;
	while (low<(num+1)/2)
	{
		if (sum==num)
		{
			printResult(low,high,num); //输出结果
			sum-=low;
			low++;
		}
		while(sum<num)
		{
			high++;
			sum+=high;
		}
		while(sum>num)
		{
			sum-=low;
			low++;
		}
	}
}

6、 输入一个整数数组,调整数组中数字的顺序,使得所有奇数位于数组的前半部分,所有偶数位于数组的后半部分

如果不考虑时间复杂度,最简单的思路应该是从头扫描这个数组,每碰到一个偶数时,拿出这个数字,并把位于这个数字后面的所有数字往前挪动一位。挪完之后在数组的末尾有一个空位,这时把该偶数放入这个空位。由于碰到一个偶数,需要移动O(n)个数字,因此总的时间复杂度是O(n2)

要求的是把奇数放在数组的前半部分,偶数放在数组的后半部分,因此所有的奇数应该位于偶数的前面。也就是说我们在扫描这个数组的时候,如果发现有偶数出现在奇数的前面,我们可以交换他们的顺序,交换之后就符合要求了。因此我们可以维护两个指针,第一个指针初始化为数组的第一个数字,它只向后移动;第二个指针初始化为数组的最后一个数字,它只向前移动。在两个指针相遇之前,第一个指针总是位于第二个指针的前面。如果第一个指针指向的数字是偶数而第二个指针指向的数字是奇数,我们就交换这两个数字

void Reorder(int *pData, unsigned int length, bool (*func)(int));
bool isEven(int n)
{
	return (n & 1) == 0; //判断一个数字是不是偶数并没有用%运算符而是用&。理由是通常情况下位运算符比%要快一些
}
void ReorderOddEven(int *pData, unsigned int length)
{
	if(pData == NULL || length == 0)
		return;	
	Reorder(pData, length, isEven);
}
void Reorder(int *pData, unsigned int length, bool (*func)(int))
{
	if(pData == NULL || length == 0)
		return;	
	int *pBegin = pData;
	int *pEnd = pData + length - 1;	
	while(pBegin < pEnd)
	{
		if(!func(*pBegin)) //从前半部分找出第一个偶数
		{
			pBegin ++;
			continue;
		}
		if(func(*pEnd))  //从后半部分找出第一个奇数
		{
			pEnd --;
			continue;
		}
		//二者交换
		int temp = *pBegin;
		*pBegin = *pEnd;
		*pEnd = temp;
	}
}

这道题有很多变种。这里要求是把奇数放在偶数的前面,如果把要求改成:把负数放在非负数的前面等,思路都是都一样的

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