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

力扣链接: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。

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