LeetCode算法——数组（移除元素）

"I can't change the direction of the wind, but I can adjust my sails to always reach my destination." - Jimmy Dean

移出元素

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27.移出元素 - 力扣（LeetCode）

题目

给你一个数组nums和一个值val，你需要 原地 移除所有数值等于val的元素，并返回移除后数组的新长度。不要使用额外的数组空间，你必须仅使用O(1)额外空间并原地修改输入数组。元素的顺序可以改变。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

说明:

为什么返回数值是整数，但输出的答案是数组呢?

请注意，输入数组是以「引用」方式传递的，这意味着在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。

你可以想象内部操作如下:

// nums 是以“引用”方式传递的。也就是说，不对实参作任何拷贝
int len = removeElement(nums, val);

// 在函数里修改输入数组对于调用者是可见的。
// 根据你的函数返回的长度, 它会打印出数组中 该长度范围内 的所有元素。
for (int i = 0; i < len; i++) {
    print(nums[i]);
}

示例 1：
输入：nums = [3,2,2,3], val = 3
输出：2, nums = [2,2]
解释：函数应该返回新的长度 2, 并且 nums 中的前两个元素均为 2。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。例如，函数返回的新长度为 2 ，而 nums = [2,2,3,3] 或 nums = [2,2,0,0]，也会被视作正确答案。

示例 2：
输入：nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2
输出：5, nums = [0,1,4,0,3]
解释：函数应该返回新的长度 5, 并且 nums 中的前五个元素为 0, 1, 3, 0, 4。注意这五个元素可为任意顺序。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

提示：
0 <= nums.length <= 100
0 <= nums[i] <= 50
0 <= val <= 100

分析

数组的元素在内存地址中是连续的，不能单独删除数组中的某个元素，只能覆盖。

解法一：暴力解法

使用两层for循环，第一层for循环遍历数组，第二层for循环更新数组。

时间复杂度为O(n^2)

class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        // 暴力解法
        int length = nums.length;   // 存储数组长度
        for(int i=0;i<length;i++){	 // 第一个for循环负责遍历数组
            if(nums[i]==val){	  // 判断当前数组中的数是需要移除的目标值
                for(int j=i+1;j<length;j++){ //第二个for循环负责更新数组
                    nums[j-1] = nums[j];  // 将后一个数覆盖前一个数，保证数组的相对顺序不乱
                }
                i--;		// 防止有连续两个要删除的数
                length--;	// 数组长度减一
            }
        }
        return length;	// 返回最后有效数组的长度
    }
}

解法二：快慢指针法

通过两个指针，一个快指针和一个慢指针在一个循环内完成目标任务。

快指针：寻找不需要移除的元素的位置

慢指针：指向需要移除的位置

时间复杂度：O(n)

空间复杂度：O(1)

class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        // 快慢指针
        int slowIndex = 0;	// 定义一个慢指针
        for (int fastIndex = 0; fastIndex < nums.length; fastIndex++) { // 定义一个快指针，并且遍历数组
            if (nums[fastIndex] != val) {	// 通过快指针快速找到不需要移除的元素
                nums[slowIndex++] = nums[fastIndex];	// 把不需要移除的元素放到慢指针所在位置，覆盖需要移除的元素；并且慢指针自增一
            }
        }
        return slowIndex;	// 最后慢指针就是数组的长度
    }
}

解法三：双向指针法

由于数组的元素顺序可以改变，所以可以使用双向指针同时移动，减少移动次数

时间复杂度：O(n)

空间复杂度：O(1)

class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int left = 0;  // 左指针
        int right = nums.length - 1; // 右指针
        while (left <= right) {		// 循环出口，左指针超过右指针即结束
            // 左指针找等于val的元素
            while (left <= right && nums[left] != val){
                left++;
            }
            // 右指针找不等于val的元素
            while (left <= right && nums[right] == val) {
                right--;
            }
            // 将右指针值覆盖左指针
            if (left < right) {
                nums[left++] = nums[right--];
            }
        }
        return left;  
    }
}

以上三种方法，前两种属于稳定（即不改变原数组顺序）移除元素，第三种会改变数组顺序，更推荐第二种快慢指针，通过动态的方式来满足条件。