双指针技巧解决LeetCode复写零问题

1. 问题背景与需求分析

1089. 复写零是力扣（LeetCode）上一道经典的数组操作题目，考察对双指针技巧的掌握程度。题目要求：给定一个固定长度的整数数组，遇到零就复制一个零插入其后，其余元素依次右移，超出数组长度的部分舍弃。

这个问题的难点在于需要在原地修改数组（即不使用额外空间），并且要正确处理连续零的情况。例如输入[1,0,2,3,0,4]应该输出[1,0,0,2,3,0,0]，而数组长度保持不变。

2. 双指针解法核心思路

2.1 正向思维与逆向思维对比

大多数初学者会首先想到正向遍历数组，遇到零就插入一个新零。但这种方法存在两个致命缺陷：

1. 插入操作会导致后续元素位置变化，需要频繁移动大量元素
2. 无法预先知道最终哪些元素会被挤出数组

逆向双指针法（从后向前处理）完美解决了这些问题：

1. 先扫描确定哪些元素会被保留
2. 再从后向前放置元素，避免频繁移动

2.2 具体算法步骤

1. 第一次遍历：使用快慢指针确定最终保留的元素

   • 慢指针指向最终数组位置
   • 快指针遍历原数组
   • 遇到零时快指针多走一步（因为零需要复制）

2. 边界条件处理：

   • 处理快指针刚好超出数组边界的情况
   • 处理最后一个元素是零且无法完整复制的情况

3. 第二次遍历：从后向前填充元素

   • 快指针从数组末尾开始
   • 慢指针指向最后保留的元素
   • 遇到零时写入两个零

3. 代码实现与详细注释

cpp复制void duplicateZeros(vector<int>& arr) {
    int n = arr.size();
    int slow = 0, fast = 0;
    
    // 第一次遍历：确定保留的元素位置
    while (fast < n) {
        if (arr[slow] == 0) fast++;
        slow++;
        fast++;
    }
    
    // 处理边界情况
    slow--; fast--;
    if (fast > n - 1) {
        arr[n - 1] = 0;
        fast -= 2;