LeetCode 27. 移除元素 双指针

题目描述

题目来源：力扣（LeetCode）
题目链接：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，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++) {
    cout << 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

解题方法一：双指针

思路

利用双指针 left 和 right , left 指向下一个插入位置， right 指向下一个处理位置：

• 当 nums[right] 等于 val 时，将 right 右移；
• 当 nums[right] 不等于 val 时，需要把 nums[right] 放到 left 位置。

代码

class Solution {
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
        // 区间 [0, left) 内的元素都不等于 val
        // 区间 [right, n) 内的元素为待处理元素
        // 区间 [left, right) 内的元素都等于 val
        int n = nums.size(), left = 0, right = 0;
        // 循环不变式
        while(right < n) {
            if(nums[right] != val) {
                // 将 nums[right] 追加至保留元素列表的末尾
                nums[left++] = nums[right];
            }
            ++right;
        }
        // 返回不等于 val 的元素的长度
        return left;
    }
};

解题方法二：双指针-优化

思路

对于方法一，如果只有第一个元素等于 val, 那么需要将后面所有元素向前移动一个位置。
方法二利用双指针 left 和 right , left 指向下一个插入位置， right 指向第一个等于 val 的前一个位置，区间 [left, right] 内的元素为待处理元素。

代码

class Solution {
public:
    int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
        // 区间 [0, left) 内的元素都不等于 val
        // 区间 [left, right] 内的元素为待处理元素
        // 区间 (right, n) 内的元素都等于 val
        int n = nums.size(), left = 0, right = n - 1;
        // 循环不变式
        while(left <= right) {
            if(nums[left] == val) {
                // 将 right 位置的待处理元素放到 left 位置
                nums[left] = nums[right--];
            }else {
                // 扩大不等于 val 的元素区间
                ++left;
            }
        }
        // 返回不等于 val 的元素的长度
        return left;
    }
};