Java数组元素反转：详解双指针交换算法 - 枫诀网络科技工作室

数组元素反转#

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需求：某个数组有5个数据：10,20,30,40,50，请将这个数组中的数据进行反转。
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      [10, 20, 30, 40, 50]  反转后 [50, 40, 30, 20, 10]

数组元素反转的核心，其实是数组中两个数据的交换。我们可以认为两个数据分别存储在两个水杯中。想要交换两个水杯中的东西，我们得借助第三个水杯，如下图所示

数组中元素交换，就是用的借用第三方变量的思想。我们把数组中的每一个元素当做一个水杯，然后索引控制哪两个元素互换位置。

怎么样，才能达到元素反转的效果呢？我们只需将第一个和最后一个元素互换、第二个和倒数第二个互换、依次内推… 如下图所示

代码实现#

怎么样写代码，才能达到上面的效果呢？我们继续分析

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1.每次交换，需要有左右两边的两个索引，我们可以用i和j表示
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    刚开始i=0，j=数组长度-1;
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2.每次让i和j索引位置的两个元素互换位置
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    arr[i]和arr[j]互换位置
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3.每次还完位置之后，让i往右移动一位，让j往前移动一位

具体代码如下

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public class Test2 {
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    public static void main(String[] args) {
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        // 目标：完成数组反转。
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        // 1、准备一个数组
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        int[] arr = {10, 20, 30, 40, 50};
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        // 2、定义一个循环，设计2个变量，一个在前，一个在后
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        for (int i = 0, j = arr.length - 1; i < j; i++, j--) {
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            // arr[i]   arr[j]
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            // 交换
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            // 1、定义一个临时变量记住后一个位置处的值
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            int temp = arr[j];
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            // 2、把前一个位置处的值赋值给后一个位置了
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            arr[j] = arr[i];
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            // 3、把临时变量中记住的后一个位置处的值赋值给前一个位置处
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            arr[i] = temp;
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        }
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        // 3、遍历数组中的每个数据，看是否反转成功了
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        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
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            System.out.print(arr[i] + " ");
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        }
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    }
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}

执行流程详解#

第一步：初始化#

i = 0，j = 4（数组长度 - 1）
数组：[10, 20, 30, 40, 50]

第二步：第一次交换#

交换 arr[0] 和 arr[4]：10 ↔ 50
数组变为：[50, 20, 30, 40, 10]
i++ → i = 1，j-- → j = 3

第三步：第二次交换#

交换 arr[1] 和 arr[3]：20 ↔ 40
数组变为：[50, 40, 30, 20, 10]
i++ → i = 2，j-- → j = 2

第四步：循环结束#

当 i >= j 时，循环结束
最终数组：[50, 40, 30, 20, 10]

关键点总结#

双指针技术：使用两个指针从数组两端向中间移动
临时变量：借助第三个变量实现元素交换
循环条件：i < j 确保不会重复交换
时间复杂度：O(n)，其中 n 是数组长度
空间复杂度：O(1)，只使用了常数级别的额外空间

总结#

通过上面的案例，需要我们掌握元素互换位置的编程思路；以后遇到数据互换问题，都这样做。这是数组操作中的经典算法，也是理解更复杂算法的基础。