运用双指针解决经典移除元素问题｜Java 刷题打卡

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题目描述

这是 LeetCode 上的 27. 移除元素 。

Tag : 「数组」、「双指针」、「数组移除元素问题」

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

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双指针解法

本解法的思路与 【题解】26. 删除排序数组中的重复项 中的「双指针解法」类似。

根据题意，我们可以将数组分成「前后」两段：

• 前半段是有效部分，存储的是不等于 val 的元素。
• 后半段是无效部分，存储的是等于 val 的元素。

最终答案返回有效部分的结尾下标。

代码：

class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int j = nums.length - 1;
        for (int i = 0; i <= j; i++) {
            if (nums[i] == val) {
                swap(nums, i--, j--);
            }
        }
        return j + 1;
    }
    void swap(int[] nums, int i, int j) {
        int tmp = nums[i];
        nums[i] = nums[j];
        nums[j] = tmp;
    }
}

• 时间复杂度：$O(n)$
• 空间复杂度：$O(1)$

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通用解法

本解法的思路与 【题解】26. 删除排序数组中的重复项 中的「通用解法」类似。

先设定变量 idx，指向待插入位置。idx 初始值为 0

然后从题目的「要求/保留逻辑」出发，来决定当遍历到任意元素 x 时，应该做何种决策：

• 如果当前元素 x 与移除元素 val 相同，那么跳过该元素。
• 如果当前元素 x 与移除元素 val 不同，那么我们将其放到下标 idx 的位置，并让 idx 自增右移。

最终得到的 idx 即是答案。

代码：

class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int idx = 0;
        for (int x : nums) {
            if (x != val) nums[idx++] = x;
        }
        return idx;
    }
}

• 时间复杂度：$O(n)$
• 空间复杂度：$O(1)$

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总结

对于诸如「相同元素最多保留 k 位元素」或者「移除特定元素」的问题，更好的做法是从题目本身性质出发，利用题目给定的要求提炼出具体的「保留逻辑」，将「保留逻辑」应用到我们的遍历到的每一个位置。

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最后

这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.27 篇，系列开始于 2021/01/01，截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目，部分是有锁题，我们将先将所有不带锁的题目刷完。

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