LeetCode 27. 移除元素

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。元素的顺序可能发生改变。然后返回 nums 中与 val 不同的元素的数量。

假设 nums 中不等于 val 的元素数量为 k，要通过此题，您需要执行以下操作：

更改 nums 数组，使 nums 的前 k 个元素包含不等于 val 的元素。nums 的其余元素和 nums 的大小并不重要。
返回 k。

用户评测：

评测机将使用以下代码测试您的解决方案：

ini 复制代码

int[] nums = [...]; // 输入数组
int val = ...; // 要移除的值
int[] expectedNums = [...]; // 长度正确的预期答案。
                            // 它以不等于 val 的值排序。

int k = removeElement(nums, val); // 调用你的实现

assert k == expectedNums.length;
sort(nums, 0, k); // 排序 nums 的前 k 个元素
for (int i = 0; i < k; i++) {
    assert nums[i] == expectedNums[i];
}

如果所有的断言都通过，你的解决方案将会通过。

示例 1：

ini 复制代码

输入： nums = [3,2,2,3], val = 3
输出： 2, nums = [2,2,_,_]
解释： 你的函数应该返回 k = 2, 并且 nums 中的前两个元素均为 2。
你在返回的 k 个元素之外留下了什么并不重要（因此它们并不计入评测）。

示例 2：

ini 复制代码

输入： nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2
输出： 5, nums = [0,1,4,0,3,_,_,_]
解释： 你的函数应该返回 k = 5，并且 nums 中的前五个元素为 0,0,1,3,4。
注意这五个元素可以任意顺序返回。
你在返回的 k 个元素之外留下了什么并不重要（因此它们并不计入评测）。

提示：

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

方法一：双指针

思路及算法

由于题目要求删除数组中等于 val 的元素，因此输出数组的长度一定小于等于输入数组的长度，我们可以把输出的数组直接写在输入数组上。可以使用双指针：右指针 right 指向当前将要处理的元素，左指针 left 指向下一个将要复制的位置。

如果右指针指向的元素不等于 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 val，它不能在输出数组里，此时左指针不动，右指针右移一位。

整个过程保持不变的性质是：区间 [0,left) 中的元素都不等于 val。当左右指针遍历完输入数组以后，left 的值就是输出数组的长度。

这样的算法在最坏情况下（输入数组中没有元素等于 val），左右指针各遍历了数组一次。

kotlin 复制代码

class Solution {
    fun removeElement(nums: IntArray, `val`: Int): Int {
        var slowIndex = 0
        for ((index, i) in nums.withIndex()) {
            if (i != `val`) {
                nums[slowIndex] = i
                slowIndex++
            }
        }
        return slowIndex
    }
}

方法二：双指针优化

思路

如果要移除的元素恰好在数组的开头，例如序列 $1,2,3,4,5$ ，当 val 为 1 时，我们需要把每一个元素都左移一位。注意到题目中说：「元素的顺序可以改变」。实际上我们可以直接将最后一个元素 5 移动到序列开头，取代元素 1，得到序列 $5,2,3,4$ ，同样满足题目要求。这个优化在序列中 val 元素的数量较少时非常有效。

实现方面，我们依然使用双指针，两个指针初始时分别位于数组的首尾，向中间移动遍历该序列。

算法

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。如果复制过来的元素恰好也等于 val，可以继续把右指针 right 指向的元素的值复制过来（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。

这样的方法两个指针在最坏的情况下合起来只遍历了数组一次。与方法一不同的是，方法二避免了需要保留的元素的重复复制操作。

kotlin 复制代码

fun removeElement3(nums: IntArray, `val`: Int): Int {
    var left = 0
    var right = nums.size
    while (left < right) {
        if (nums[left] == `val`) {
            nums[left] = nums[right - 1]
            right--
        } else {
            left++
        }
    }
    return left
}

方法三：空间换时间

kotlin 复制代码

class Solution {
    fun removeElement(nums: IntArray, `val`: Int): Int {
        var k = 0
        val newNums = arrayListOf<Int>()
        for ((index, i) in nums.withIndex()) {
            if (i != `val`) {
                k++
                newNums.add(nums[index])
            }
        }

        for (i in 0..<k) {
            nums[i] = newNums[i]
        }
        return k
    }
}