图解两数之和:双指针法
两数之和是一道非常经典,也非常高频的面试题,题目大意如下:
之前我们探讨了这个问题的暴力运算法和哈希表法,今天我们使用双指针法来解决它。
太长不看版
- 首先排序数组;
- 使用
left
,right
两个指针; - 比较
target
与left
值加right
值的和,移动对应的指针; - 双指针解法的时间复杂度取决于对应的排序算法,空间复杂度为O(n)。
什么是双指针?
双指针和快速排序、冒泡排序等具体算法不同。它更接近于一种思(tào)路,一种使用两个指针互相配合来存储节点以便于运算的技巧。
双指针法适用于数组、链表等线性数据结构,常用的思路有:碰撞指针、滑动窗口、快慢指针等。
在两数之和这个case中我们使用碰撞指针的方式来实现,其它两种套路会在后续文章中介绍。
0.排序
所谓碰撞指针,是指在有序数组中定义left
(数组起始位置)、right
(数组终止位置)两个指针,在遍历时根据对应条件的不同来判断应该移动哪个指针,进而从数组两端遍历数组。
所以在两数之和中我们需要先将目标数组进行排序:
排序算法的时间复杂度决定了整个计算的时间复杂度。因为双指针遍历的复杂度是O(n)。
1.创建双指针
在排好序的数组(以下简称数组)两端分别创建left
、right
指针:
2.左移右指针
此时left
值与right
值之和(以下简称sum
)大于target
,此时应该将right
左移一位,减小sum
使其更接近target
。
从这里就可以看出,为什么对有序数组才适用碰撞指针。
3.继续遍历数组
在这个case中我们需要继续遍历数组,直到right
指针指向7,此时sum
小于target
:
4.右移左指针
与步骤2类似,当sum
小于target
时我们需要右移左指针,增加sum
值使得两者更加接近:
5.匹配成功!
在当前case中,left
指向2时sum
与target
相等,匹配成功!
此时返回left
值和right
值在原数组中的下标即可:
6.完整示例代码
示例代码如下:
需要注意的是,由于JavaScript引用类型的特性,我们首先拷贝了nums
,才使用Array.sort
对拷贝数组进行排序。
另外,对于nums=[1,2,2,3],target=4
这种case,其期望的返回值是[1,2]
而不是[1,1]
或者[2,2]
。所以这里我们使用了Array.lastIndexOf()
这个API。
小结
- 采用碰撞双指针进行运算;
- 碰撞双指针运算的时间复杂度取决于具体的排序算法,空间复杂度为O(n);
- 碰撞指针需要对数组进行排序;
- 排序时注意不要污染原数组;
- 返回结果需要考虑数组含有相同项;
再复习一下暴力运算法和哈希表法:
- 双层
for
循环暴力运算简单直观,时间复杂度O(n2)、空间复杂度O(1); - 哈希表法时间复杂度和空间复杂度都是O(n);
- 考察点是对哈希表这种数据结构的熟悉程度;
- 多一种解法就多一分胜算;
- 整体难度不高。
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