教你如何轻松学会Java快慢指针法

概述

快慢指针法又叫双指针法，它是一种简单的算法，其核心思想依靠两个指针，一个快指针，一个慢指针来解决问题。在Java中的应用非常广泛，在链表、数组、字符串、树等数据结构中均能见到它的身影。它的时间复杂度通常是O(n)，能极大的提高算法效率。

原理

快慢指针法的核心是两个指针，一个快指针，一个慢指针，它们的运动速度一般不同。在解决某一问题时，通常都会用到快指针和慢指针。

• 快指针：它的速度较快，通常每次前进两步。
• 慢指针：它的速度较慢，每次前进一步。

在解决问题时，需要注意如下几个问题：

• 在起点处，两个指针都指向第一个节点，然后开始移动；
• 快指针一次要走两个节点，所以在运动过程中要判断快指针指向的位置处是否符合题意；
• 判断两个指针相遇时的情况（即是否满足特定的条件）；

示例1: 求解链表中间结点

假设我们有一个链表，我们想要找到链表的中间节点，那么可以用快慢指针来解决这个问题。

public ListNode getMiddleNode(ListNode head) {
    if(head == null) return null;
    ListNode slow = head, fast = head;
    while(fast != null && fast.next != null) {
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;
    }
    return slow;
}

解析：首先，将slow和fast指向链表的头部。然后，fast指针每次移动两个节点，slow指针每次移动一个节点。当fast指针到达链表末尾时，slow指针刚好在链表中间。

示例2: 快速判断单链表是否存在环

判断单链表是否带环是面试中经常考的问题。使用快慢指针可以快速解决这个问题。

public boolean hasCycle(ListNode head) {
    if(head == null || head.next == null) return false;
    ListNode slow = head, fast = head.next;
    while(slow != fast) {
        if(fast == null || fast.next == null) return false;
        slow = slow.next;
        fast = fast.next.next;
    }
    return true;
}

解析：首先，将slow和fast指向链表的头部。然后，fast指针每次移动两个节点，slow指针每次移动一个节点。如果fast指针追上slow指针，说明链表带有环。

总结

通过上面两个示例，我们可以看到快慢指针可以非常轻松地解决很多问题。在实际应用中，快慢指针可以应用于很多算法中，例如求解链表的倒数第K个节点，求解链表的中间节点，快速判断单链表是否带环等等。

因此为了更好的理解这个算法，请在编写代码时结合上文的示例和问题分析。