删除数组元素的经典案例题——leetcode27 移除数组 (五种方法详解,cpp,Java实现)

一道数组删除元素的题目,题目链接如下:

leetcode.cn/problems/re...

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。

方法一:双指针法

这是一种常见的解题方法,我们可以使用两个指针,一个指针遍历数组,另一个指针记录非目标元素的个数。当遇到目标元素时,就跳过它,遇到非目标元素时,就与当前指针所指的元素交换位置。

CPP代码例子:

cpp 复制代码
int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
    int i = 0;
    for (int j = 0; j < nums.size(); ++j) {
        if (nums[j] != val) {
            nums[i++] = nums[j];
        }
    }
    return i;
}

Java代码例子:

java 复制代码
public int removeElement(int[] nums, int val) {
    int i = 0;
    for (int j = 0; j < nums.length; ++j) {
        if (nums[j] != val) {
            nums[i++] = nums[j];
        }
    }
    return i;
}

方法二:双指针法优化

在方法一的基础上,我们可以稍作优化。当要删除的元素比较少时,我们可以将要删除的元素移到数组的末尾,减少了赋值的次数。

CPP代码例子:

cpp 复制代码
int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
    int i = 0;
    int n = nums.size();
    while (i < n) {
        if (nums[i] == val) {
            nums[i] = nums[n - 1];
            n--;
        } else {
            i++;
        }
    }
    return n;
}

Java代码例子:

java 复制代码
public int removeElement(int[] nums, int val) {
    int i = 0;
    int n = nums.length;
    while (i < n) {
        if (nums[i] == val) {
            nums[i] = nums[n - 1];
            n--;
        } else {
            i++;
        }
    }
    return n;
}

双指针法优化相比于普通双指针法减少了赋值操作的次数。这个思想实际上就是"对撞双指针+覆盖"法。

方法三:逆序遍历法

这种方法比较巧妙,我们从后向前遍历数组,将要删除的目标元素直接从数组中删掉。这样就不需要频繁地搬移元素了哦~ 😏

CPP代码例子:

cpp 复制代码
int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
    int n = nums.size();
    for (int i = n - 1; i >= 0; --i) {
        if (nums[i] == val) {
            nums[i] = nums[n - 1];
            n--;
        }
    }
    return n;
}

Java代码例子:

java 复制代码
public int removeElement(int[] nums, int val) {
    int n = nums.length;
    for (int i = n - 1; i >= 0; --i) {
        if (nums[i] == val) {
            nums[i] = nums[n - 1];
            n--;
        }
    }
    return n;
}

逆序遍历法不需要频繁地搬移元素。

方法四:快慢双指针

定义两个指针slow和fast,初始值都是0。

Slow之前的位置都是有效部分,fast表示当前要访问的元素。

slow表示当前位置之前的元素都是不重复的,而fast则一直向后找,直到找到与slow位置不一样的 ,找到之后就将slow向后移动一个位置,并将arr[fast]复制给arr[slow],之后fast继续向后找,循环执行。找完之后slow以及之前的元素就都是单一的了。

CPP代码例子:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
        int slow=0;
        for(int i=0;i<nums.size();i++){//此处i相当于fast
            if(nums[i]!=val){
                nums[slow]=nums[i];
                slow++;
            }
        }
        return slow;
    }
};

Java代码例子:

java 复制代码
class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int slow=0;
        for(int i=0;i<nums.length;i++){
            if(nums[i]!=val){
                nums[slow]=nums[i];
                slow++;
            }
        }
        return slow;
    }
}

效率很高,时间上击败100%用户。

方法五:对撞双指针

从右侧找到不是val的值来顶替左侧是val的值。

CPP代码例子:

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
        int left=0;
        int right=nums.size()-1;
        for(left=0;left<=right;){
            if(nums[left]==val&&nums[right]!=val){
                int t=nums[left];
                nums[left]=nums[right];
                nums[right]=t;
            }
            if (nums[left] != val) left++;
            if (nums[right] == val) right--;
        }
        return left;
    }
};

Java代码例子:

java 复制代码
class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int left=0;
        int right=nums.length-1;//为什么长度要-1?(因为数组的下标是从0开始计数的)
        for(left=0;left<=right;){//为什么是left<=right?
            if((nums[left]==val)&&(nums[right]!=val)){//没有括号可以吗?(完全可以)
                int t=nums[left];//为什么要设中间变量t?(暂存左右指针所指向的元素,方便交换操作)
                nums[left]=nums[right];
                nums[right]=t;
            }
            if (nums[left] != val) left++;
            if (nums[right] == val) right--;
        }
        return left;
    }
}

【为什么left<=right?】

在这个代码中,使用了双指针的方法来删除数组中等于给定值 val 的元素。left 和 right 分别指向数组的头和尾。在算法执行过程中,左指针 left 从左往右扫描,右指针 right 从右往左扫描。当左右指针都扫描完数组时,算法结束。

left<=right 的条件是循环控制条件,保证 left 指针不会超过 right 指针。如果 left > right,就说明扫描数组结束,所有元素都被处理过了。

因此,当 left 指针和 right 指针重合时,还需要让 left 指针再移动一次,才能保证最终得到的数组是正确的。

另外,快慢型双指针留下的元素顺序与原始序列中的是一致的,而在对撞型中元素的顺序和原来的可能不一样了。

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