27.移除元素

1.题目介绍

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

2.题解

这里推荐一个讲的比较好的链接，它的动图有助于理解（https://leetcode.cn/problems/remove-duplicates-from-sorted-array/solutions/34033/shuang-zhi-zhen-shan-chu-zhong-fu-xiang-dai-you-hu/）

2.1 利用函数erase

C++ 标准库的 std::vector（动态数组）中有一个 erase 函数，用于从数组中删除一个或多个元素。以下是 std::vector 的 erase 函数的常见用法：

vector.erase(iterator); // 删除单个元素
vector.erase(iterator1, iterator2); // 删除范围内的元素

代码

class Solution {
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
        for (int i = 0; i < nums.size();){
            if (nums[i] == val)
                nums.erase(nums.begin() + i);
            else i++;
        }
        return nums.size();
    }
};

2.2 双指针（拷贝覆盖）

本题如果从算法角度来说，其实上是想让我们手动实现erase函数的功能，这里使用双指针就是一个很好的选择。
由于新数组长度肯定是小于旧数组，所以我们可以使用快慢指针的方法，慢指针指向新数组元素的位置，快指针指向旧数组元素位置。若是元素值不等于val，将快指针指向元素赋值给慢指针所在位置后，快慢指针同时推进；反之，慢指针不动，快指针向后推进一个。（有一个问题就是在前面元素均不等于val时，进行了多次重复赋值）

• 如果右指针指向的元素不等于 \(\textit{val}\)，它一定是输出数组的一个元素，我们就将右指针指向的元素复制到左指针位置，然后将左右指针同时右移；

• 如果右指针指向的元素等于 \(\textit{val}\)，它不能在输出数组里，此时左指针不动，右指针右移一位。

这种思路在移除元素较多时更适合使用，最极端的情况是全部元素都需要移除，遍历一遍结束即可

class Solution {
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
        int j = 0;
        for (int i = 0; i < nums.size();i++){
            if (nums[i] != val) nums[j++] = nums[i];
        }
        return j;
    }
};

2.3 优化（交换移出）

思路

在上面讲解思路的时候说过，使用上述快慢指针的方法，会导致需要保留的元素的重复赋值操作(比如像[1,2,3,4,5]中删除5，前面就进行了nums[0] = nums[0] ... nums[3] = nums[3] 共四次重复操作)，导致时间浪费。
同时我们注意到题目说「元素的顺序可以改变],这里采用首尾指针的方法，可以简化操作。

如果左指针 left 指向的元素等于 val，此时将右指针 right 指向的元素复制到左指针 left 的位置，然后右指针 right 左移一位。如果赋值过来的元素恰好也等于 val，可以继续把右指针 right 指向的元素的值赋值过来（左指针） left 指向的等于 val 的元素的位置继续被覆盖），直到左指针指向的元素的值不等于 val 为止。

当左指针 left 和右指针 right 重合的时候，左右指针遍历完数组中所有的元素。

主要的思路就是不断判断左指针指向的数是否为val，如果是，并不是拿右边那个相邻的数来填充，而是拿右指针所指向的那个数来填充

这种思路在移除元素较少时更适合使用，最极端的情况是没有元素需要移除，遍历一遍结束即可。

代码

这里解释一下注释掉的部分,这里使right = nums.size()且让nums[right--]变为 nums[right-1];和 right --;是为了判断最后left = right时的那个数是否需要删除，要按注释的写法，最后left = right时的那个数则会被省略！

class Solution {
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
        // int left = 0, right = nums.size() - 1;
        int left = 0, right = nums.size();
        while (left < right){
            if (nums[left] == val){
                //nums[left] = nums[right--];
                nums[left] = nums[right-1];
                right --;
            } else{
                left++;
            }
        }
        return left;
    }
};