双指针技术简介

双指针技术是一种广泛使用的技术，用于解决基于数组的各种问题。这对排序数组特别有用，可以帮助解决各种各样的问题。顾名思义，我们使用2个 "指针"，指向数组中的某些元素。指针根据一些条件（取决于问题）进行操作，直到它们相遇（可能会有所不同）。

双指针方法本质上使用了2个指针。这些指针可以根据使用情况以不同的方式使用。比如说。

一个指针可以是慢速运行的，而另一个指针可以是快速运行的。这种技术通常被广泛用于基于链接列表的问题。
一个指针指向第一个元素，另一个指针指向数组的最后一个元素。用于处理排序数组的问题。

让我们通过一个问题实例来更好地理解这种技术。请注意，双指针方法有多种应用，并不限于这个具体问题。

例题1：反转一个数组

给定一个数组，我们需要将其反转: arr = [2,5,3,7,4]
反转的arr = [4,7,3,5,2 ］

解决这个问题的一个常用方法是使用2个指针的方法。一个指针指向第一个元素，第二个指针指向最后一个元素。指针所指向的元素被交换，指向第一个元素的指针被递增，而指向最后一个元素的指针被递减（Condition for manipulation）。这个过程一直持续到指针相遇（停止的条件）。

代码

以下是在Java中使用双指针技术的实现:

public static void reverseArray(int arr[], int n)
{
    int  i = 0, j = n-1;
    while(i < j)
    {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
        i++;
        j--;
    }
}

以下是在C++中使用双指针技术的实现:

void reverseArray(int arr[], int n)
{
    int  i = 0, j = n-1;
    while(i < j)
    {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
        i++;
        j--;
    }
}

时间和空间复杂度

时间复杂度是O(N)，因为数组只被遍历了一次。
空间复杂度是O(1),没有使用辅助空间。

例题2：在一个已排序的数组中找出具有给定总和的一对数组是否存在

给定一个已排序的数组和一个数字K，我们需要找到是否存在一对元素，使它们的总和等于给定的数字K.解决这个问题有多种方法（有些方法比其他方法更有效）。

我们将讨论一种使用2个指针的方法作为关键算法的解决方案。

请注意，数组是经过排序的。

例子:
arr = [1,4,5,7,10], K = 12

对(5,7)产生的和等于12. 干运行。

i = 0, j = 4 => arr[i] + arr[j] = 11, 小于12，因此i++。
i = 1, j = 4 => 4 + 10 = 14 and 14 > K, decrement j,j--.
i = 1, j = 3 => 4 + 7 = 11 and 11 < K, 增加i,i++.
i = 2, j = 3 => 5 + 7 = 12，等于给定的和K，返回true。

算法

我们使用两个指针，一个指向第一个元素（我们称之为i），另一个指向最后一个元素（我们称之为j）。
2.2.

1 如果sum == K，返回true。

2 如果sum < K，递增 i。
返回false。

在这种情况下，这种采用2个指针方法的逻辑是有效的，因为，数组是排序的。
当sum < K时，我们增加i，它开始指向一个比当前元素大的数字。这增加了总和，并可能使其接近（甚至超过）K。然而，任何比当前元素小的数字都会导致总和变小，这肯定会小于K。

同样，当总和>K时，递减j也是有意义的，因为递减j会使总和比以前小，因为使用的新元素比当前元素小。

代码

以下是在Java中使用双指针技术的实现:

    public static boolean pairExists(int arr[], int K)
    {
        int  i = 0, j = arr.length - 1;
        while(i < j)
        {
            if(arr[i] + arr[j] == K)
                return true;
            
            else if(arr[i] + arr[j] < K)
                i++;
            else
                j--;
        }
        return false;
    }

以下是在C++中使用双指针技术的实现。

bool pairExists(int arr[], int n, int K)
{
    int  i = 0, j = n-1;
    while(i < j)
    {
        if(arr[i] + arr[j] == K)
            return true;
        else if(arr[i] + arr[j] < K)
            i++;
        else
            j--;
    }
    return false;
}

时间和空间的复杂性

使用双指针方法有助于将时间复杂性降低到O(N)。我们只需对数组进行一次遍历，就能发现数组中是否存在具有给定和的配对。

这种方法不需要任何辅助空间，因此，空间复杂性为O(1)。

通过OpenGenus的这篇文章，你一定对阵列中的双指针技术有了一个完整的概念，以及如何使用它来解决问题。

数组中的双指针技术/算法

双指针技术简介

例题1：反转一个数组

代码

时间和空间复杂度

例题2：在一个已排序的数组中找出具有给定总和的一对数组是否存在

算法

代码

时间和空间的复杂性