双指针算法--移除元素、删除有序数组中的重复项、合并两个有序数组

一、移除元素

1.题目

链接：https://leetcode.cn/problems/remove-element/description/

2.解法

定义两个整形变量left、right
left指针：标记有效元素的末尾（新数组索引）
right指针：遍历整个数组，查找有效元素

让它们同时指向数组的首元素即left = 0, right = 0;，让right运用循环while遍历数组元素，while执行条件为right < numsSize(数组长度)，让nums[right]和val比较，如果nums[right] != val,让nums[left] = nums[right] ，同时让left++，循环结束return left;(有效元素个数)

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int removeElement(int* nums, int numsSize, int val) {
    int left = 0;   // 左指针：标记有效元素的末尾（新数组索引）
    int right = 0;  // 右指针：遍历整个数组，查找有效元素
    
    // 右指针遍历完所有元素则结束
    while(right < numsSize)
    {
        // 找到不等于val的有效元素
        if(nums[right] != val)
        {
            // 将有效元素填充到左指针位置，左指针后移（扩大有效区间）
            nums[left++] = nums[right];
        }
        // 无论是否找到有效元素，右指针继续向后遍历
        right++;
    }
    
    // 左指针的值即为有效元素个数（新数组长度）
    return left;
}

代码还可以优化，若 left == right，说明当前元素本就该保留，无需赋值，直接移动双指针即可；只有当 left < right 时，才需要将 right 指向的有效元素覆盖到 left 位置，避免重复赋值。

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int removeElement(int* nums, int numsSize, int val) {
    int left = 0;   // 左指针：指向新数组下一个待填充位置（有效元素边界）
    int right = 0;  // 右指针：遍历原始数组寻找有效元素（不等于val的值）
    
    // 右指针遍历完所有元素则结束循环
    while (right < numsSize) 
    {
        // 当右指针找到有效元素（不等于val）时
        if (nums[right] != val) 
        {
            // 优化点：仅当左右指针不重叠时才赋值
            // 避免同一位置重复写入相同值（如数组开头无val时）
            if (left != right) 
            {
                nums[left] = nums[right];  // 将有效元素移到左指针位置
            }
            left++;  // 左指针后移，扩大有效元素区间
         }
        right++;  // 无论是否找到有效元素，右指针继续向后遍历
    }
    
    // 左指针的值即为有效元素的个数（新数组长度）
    return left;
}

二、删除有序数组中的重复项

1.题目

https://leetcode.cn/problems/remove-duplicates-from-sorted-array/description/

2.解题

定义两个整形变量left、right
left指针：标记有效元素的末尾（新数组索引）
right指针：从第2个元素开始寻找更大的新元素（因数组有序）
让right运用循环while遍历数组元素，while执行条件为right < numsSize(数组长度)
if (nums[right] > nums[left]) left++，将新元素放到left指针位置
考虑数组只有一位元素的情况，这种情况就不需要任何操作直接返回原数组大小即可
循环结束return left + 1;(有效元素个数)

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int removeDuplicates(int* nums, int numsSize) {
    // 边界优化：空数组或只有一个元素时，直接返回原长度（无重复可删）
    if (numsSize <= 1) 
    {
        return numsSize;
    }
    
    int left = 0;   // 左指针：标记当前不重复元素的最后位置
    int right = 1;  // 右指针：从第2个元素开始寻找更大的新元素（因数组有序）
    
    while (right < numsSize) 
    {
        // 若右指针找到更大元素（即新的不重复元素）
        if (nums[right] > nums[left]) 
        {
            // 左指针前移后，将新元素放到左指针位置（合并操作，更紧凑）
            nums[++left] = nums[right];
        }
        right++;  // 右指针继续遍历
    }
    
    // 左指针索引+1即为不重复元素的个数
    return left + 1;
}

三、合并两个有序数组

1.题目

https://leetcode.cn/problems/merge-sorted-array/description

2.解题

输入：两个非递减序数组nums1（长度m+n，前m个有效元素）和nums2（长度n，全为有效元素）。

目标：将nums2合并到nums1中，使合并后的nums1仍保持非递减序，原地修改（不使用额外数组）。
若从数组开头合并（正向遍历），nums1的有效元素可能被nums2的元素覆盖，导致数据丢失。可以使用逆向遍历（从末尾开始合并）。利用nums1末尾的n个预留空间，从后往前填充较大元素，避免覆盖有效数据。
定义三个指针：

l1：指向nums1有效元素的末尾（初始值m-1）。

l2：指向nums2有效元素的末尾（初始值n-1）。

l3：指向nums1中待填充的位置（初始值(m+n)-1，即数组最后一位）。
逆向合并核心逻辑：

比较nums1[l1]和nums2[l2]的大小，取较大值放入nums1[l3]。

对应指针左移（l1--或l2--），同时填充位置左移（l3--）。

循环直到l1或l2遍历完（即其中一个数组的元素全部合并）。
处理剩余元素：
若nums2还有剩余元素（l2 >= 0），说明nums1的元素已全部合并，直接将nums2剩余元素依次填充到nums1的前端（l3继续左移）。
若nums1有剩余元素（l1 >= 0），无需处理，因为它们本就处于nums1的前端，且已有序。

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void merge(int* nums1, int nums1Size, int m, int* nums2, int nums2Size, int n) {
    int l1 = m - 1;    // 指向nums1有效元素的末尾（从后往前遍历）
    int l2 = n - 1;    // 指向nums2有效元素的末尾（从后往前遍历）
    int l3 = nums1Size - 1;  // 指向nums1的最终填充位置（从末尾开始往前填充）

    // 双指针逆向遍历，每次选择两个数组当前末尾的较大元素，填充到nums1末尾
    while (l1 >= 0 && l2 >= 0) 
    {
        // 比较nums1和nums2当前末尾元素，取较大值放入nums1的填充位置
        if (nums1[l1] >= nums2[l2]) 
        {
            nums1[l3--] = nums1[l1--];  // nums1的元素更大，填充后l1和l3均左移
        } else {
            nums1[l3--] = nums2[l2--];  // nums2的元素更大，填充后l2和l3均左移
        }
    }

    // 若nums2还有剩余元素（nums1已遍历完），直接将剩余元素填充到nums1前端
    // （nums1剩余元素已在正确位置，无需处理）
    while (l2 >= 0) 
    {
        nums1[l3--] = nums2[l2--];
    }
}