小白学算法 - 移除元素(双指针)

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先看力扣题目

力扣题链接
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。

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

题目解析

关键字: 原地、额外空间、O(1)
意味着我们只能操作当前数组,不能再额外新建一个数组去遍历查找,想用新数组遍历赋值的,到这就可以停下想想别的方法了。
而且数组元素在内存中的地址其实是连续的,不能单纯去delete某个元素。
要满足这些条件,那么我们只能去替换当前数组元素。
替换数组的实现方式也有多种,我们来看看不同的替换思路的实现有何不同。

双循环暴力破解法

先来看看双循环如何实现。

  • 遍历当前数组,当等于目标值的时候,将数组后面的值整体往前移动。
  • 整体往前移动了,那么外层i要减1,数组长度len也要减1
function removeElement(nums: number[], val: number): number {
  let len = nums.length
  for (let i = 0; i < len; i++) {
    if (nums[i] === val) {
      for (let j = i + 1; j < len; j++) {
        nums[j - 1] = nums[j]
      }
      i--
      len--
    }
  }
  return len
};

双指针(快慢指针)法

  • 在双循环暴力破解法的思路基础上,我们进行优化。
  • 在一个循环上面去实现,建立一个快指针,一个慢指针
  • 遍历当前数组,如果当前元素不等于目标值,替换(拷贝) 值。
  • 最后返回这个慢指针的值
function removeElement(nums: number[], val: number): number {
  let len = nums.length
  let slow = 0 // 建立一个慢指针
  // i 为快指针
  for (let i = 0; i < len; i++) {
    if ( nums[i] !== val) {
      nums[slow++] = nums[i]
      // nums[slow] = nums[i]
      // slow++
    }
  }
  return slow
}

双指针优化 - 相向指针

上面的解法我们可以明显看出,两个指针是在同一个方向的,在最坏的情况下(数组中没有目标元素),快慢指针先后遍历了两次
且其中需要保留的元素进行了重复的赋值,比如:[1,2,3,4,5], target:1,当目标值在最前面的时候,需要把后面的元素都往前移;
但是,题目中说明了,数组的顺序可以改变,那么我们可以把最后一个元素5移动到最前面,替换掉1,这样就可以省略后面元素的重复赋值操作。
思路:

  • 建立首尾指针
  • 遍历数组,分别将首尾指针向中间移动。
  • 如果首指针元素等于目标元素,那么将尾指针元素赋值给首指针元素。
  • 如果尾指针元素也等于目标元素,那么将尾指针往前移动,直到首指针不等于目标值。
  • 如果首尾指针重合(相等)停止遍历。
  • 返回首指针值。
function removeElement(nums: number[], val: number): number {
  let start = 0 // 首指针
  let end = nums.length // 尾指针
  while(start < end) {
    if (nums[start] === val) {
      nums[start] = nums[--end]
    } else {
      start++
    }
  }
  return start
}