[每日一题] 96. 移除元素(数组、双指针法、向前覆盖法、代码优化)

1. 题目来源

链接:移除元素
来源:LeetCode

2. 题目说明

给定一个数组 nums 和一个值 val,你需要原地移除所有数值等于 val 的元素,返回移除后数组的新长度。

不要使用额外的数组空间,你必须在原地修改输入数组并在使用 O(1) 额外空间的条件下完成。

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:

给定 nums = [3,2,2,3], val = 3,
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。

示例2:

给定 nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2,
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。

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]);
}

3. 题目解析

双指针法:

这道题说白了就是保留nums中不等于val的元素。注意保留两个字,可直接用一个变量来记录需要保留的元素下标,然后再用一个变量来遍历原数组,这就是所谓的双指针。
在这里插入图片描述

class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int i = 0, j = 0;
        while (j < nums.length) {
            if (nums[j] != val) {
                nums[i++] = nums[j++]; // nums[j] != val,这个元素需要保留
            } else {
                j++;  // nums[j] == val,不用保留,直接忽略,往后遍历
            }
        }
        return i;
    }
}

向前覆盖法(逐步优化):

本题可以采取策略:对每个重复的元素则赋值给后面不同的元素。但是注意这里需要保证不会重复赋值,因此比较可行的方法是进行节点的交换:

class Solution {
public:
	int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
		int size = nums.size();
		if (size == 0)
			return 0;

		int ptr = 0;
		int end = 0;
		for (int i = 0; i < size; i++)
		{
			if (nums[i] == val)
			{
				if (end < i)
					end = i;
				if (end == size)
					return ptr;

				while (nums[end] == val)
				{
					end++;
					if (end == size)
					{
						return ptr;
					}
				}
				int tmp = nums[ptr];
				nums[ptr] = nums[end];
				nums[end] = tmp;
				end++;
				ptr++;
			}
			else
			{
				ptr++;
			}
		}
		return ptr;
	}
};

但是上述做法的代码看起来颇为繁琐,其实可以更进一步的简化思想:我们只要每次把不同于val的值赋值在前列就可以完成了:

class Solution {
public:
	int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
        if (nums.size() == 0) 
            return 0;
        int i = 0;
        for (int j = 0; j < nums.size(); j++) 
        {
            if (nums[j] != val) 
            {
                nums[i] = nums[j];                
                i++;
            }
        }
        return i;
	}
};

还有没有办法优化性能呢?是有的。上述方法存在一个普遍问题:对于检索过的val的值最后还会检查一遍。但是其实是不需要检查的:我们可以将重复的值替换为末尾的值, 并且不再检查它:

class Solution {
public:
	int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
        int i = 0;
        int n = nums.size();
        while (i < n) {
            if (nums[i] == val) {
                nums[i] = nums[n - 1];
                // reduce array size by one
                n--;
            } else {
                i++;
            }
        }
        return n;
	}
};
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