玩转双指针

一、算法简介

双指针主要用于遍历数组，两个指针指向不同的元素，从而协同完成任务。也可以延伸到多
个数组的多个指针。

若两个指针指向同一数组，遍历方向相同且不会相交，则也称为滑动窗口（两个指针包围的
区域即为当前的窗口），经常用于区间搜索。

若两个指针指向同一数组，但是遍历方向相反，则可以用来进行搜索，待搜索的数组往往是
排好序的。

二、指针小知识

对于C++ 语言，指针还可以玩出很多新的花样。一些常见的关于指针的操作如下

（1）指针与常量

简而言之，就是const修饰谁，谁就是常量，这里把“*”（星号），理解为独立的字符——指针，就比较好理解了

i. const int * p2, 为常量指针（先读const——常量，再读*——指针），即指向一个常量（const int）的指针。

ii. int * const p3，为指针常量（先读*——指针，再const——常量），指针本身是常量，指向的地址不可以变化,但是指向的地址所对应的内容（值）可以变化。

（2）指针函数与函数指针

#include <iostream>
 
// addition是指针函数，一个返回类型是指针的函数
int* addition(int a, int b) {
int* sum = new int(a + b);  // 注意，在函数内new出来的，出函数是不会自动销毁的，一定要在某处通过delete手动销毁。
return sum;
}
 
int subtraction(int a, int b) {
return a - b;
}
 
int operation(int x, int y, int (*func)(int, int)) {
return (*func)(x,y);
}
 
// minus是函数指针，指向函数的指针
int (*minus)(int, int) = subtraction;
 
 
int main()
{
    int* m = addition(1, 2);  // 1 + 2 = 3
    int n = operation(3, *m, minus);  // 3 -3 = 0
    std::cout << *m << std::endl;
    std::cout << n << std::endl;
    return 0;
}

　输出结果为：

三、例题

167. 两数之和 II - 输入有序数组

因为数组已经排好序，我们可以采用方向相反的双指针来寻找这两个数字，一个初始指向最
小的元素，即数组最左边，向右遍历；一个初始指向最大的元素，即数组最右边，向左遍历。

Leetcode 88. 合并两个有序数组

Leetcode 142. 环形链表 II

对于链表找环路的问题，有一个通用的解法——快慢指针（Floyd 判圈法，其有数学证明）。

给定两个指针，分别命名为slow 和fast，起始位置在链表的开头。(步骤1) 每次fast 前进两步，slow 前进一步。
如果fast可以走到尽头，那么说明没有环路；如果fast 可以无限走下去，那么说明一定有环路，且一定存
在一个时刻slow 和fast 相遇。（步骤2）当slow 和fast 第一次相遇时，我们将fast 重新移动到链表开头，并
让slow 和fast 每次都前进一步。（步骤3）当slow 和fast 第二次相遇时，相遇的节点即为环路的开始点。

该算法可以：

判断链表是否有环
计算环的长度
寻找环的起点

/**
 * Definition for singly-linked list.
 * struct ListNode {
 *     int val;
 *     ListNode *next;
 *     ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}
 * };
 */
class Solution {
public:
    ListNode *detectCycle(ListNode *head) {
        ListNode *fast = head, *slow = head;
        // 步骤1
        do 
        {
            if (!fast || !fast->next) return nullptr;
            fast = fast->next->next;
            slow = slow->next;
        } while (fast != slow);
        // 步骤2
        fast = head;
        while (fast != slow)
        {
            fast = fast->next;
            slow = slow->next;
        }
        // 步骤3
        return fast;
    }
};