代码随想录-04-双指针-LeetCode27.移除元素

前言

“代码随想录”刷题记录。总结笔记均会放在“算法刷题-代码随想录”该专栏下，以下为原文的链接。
27. 移除元素

题目

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

1. 双指针法

双指针法在数组和链表、字符串中的操作非常常见。特别是题目所说， 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。其中空间复杂度O(1)就要想到双指针法，当然暴力法也可以，但是暴力法的时间复杂度为O(n^2)。（因为暴力法是在数组中进行删除，数组删除元素的时间复杂度为O(n),寻找要删除的元素时间复杂度也为O(n)），所以暴力法时间复杂度为O(n ^ 2)。

2. 本题思路分析：

思路：
有两个int类型变量分别作为快慢指针，快指针每次循环时都向后移动一位，若此次循环快指针没有遇到值为val的元素,则把当前快指针指向元素的值赋值给慢指针所在位置的元素（也就是说：慢指针只有当快指针遇到值不为val的元素时，慢指针所指向的元素被快指针当前所指元素赋值后，慢指针才会后移一位，在循环中当快指针遇到元素值为val时，这次循环慢指针就不往后移动）。
这就相当于，快指针充当循环的指针(类似循环中常用的int i)，而慢指针用于标记值为val的元素位置，当遇到元素为val时，慢指针就会停下，等待快指针遇到非val值的元素，将慢指针指向元素的值替换，并让慢指针向后移动一位。
举例
当遇到一个值为val的元素a时，慢指针就会停下（因为需要标记这个位置，这个位置是需要等待替换的），快指针则会继续循环遍历，之后如果找到一个值不为val的元素b，将b的值替换a的值，此时慢指针才可以后移一位。
最终，慢指针指的是最后一个非val的后一位（因为每次遇到不为val的值往后移动1位，总移动次数即为数组中不为val的元素个数），但是慢指针的下标比元素当前长度少1,（下标是从0开始算的，长度从1开始算），所以慢指针的值就是所有非val值元素的长度。

• 相当于右边的指针给左边的指针把坑填上
  以下来自于卡哥精华总结

对于「移除元素」这个写法本质上还可以理解为，我们拿 right 的元素也就是右边的元素，去填补 left 元素也就是左边的元素的坑，坑就是 left 从左到右遍历过程中遇到的需要删除的数，因为题目最后说超过数组长度的右边的数可以不用理，所以其实我们的视角是以 left 为主，这样想可能更直观一点。用填补的思想的话可能会修改元素相对位置，这个也是题目所允许的。

3. 算法实现

• 代码：
  JAVA

public int removeElement(int[] nums, int val) {
    int slow= 0,fast = 0;
    for(;fast < nums.length;fast++){
        if(nums[fast] != val){
            nums[slow++] = nums[fast];
        }
    }
    return slow;
}

C++

#include
#include
using namespace std;
int removeElement(vector<int>& nums, int val) {
        //双指针法
        int slow = 0;
        for(int fast = 0;fast < nums.size();fast++){
            if(val != nums[fast]){//当fast此时指向的值不等于val时,将fast的值赋值给slow所指向的值
            //除了初始化,slow指向的对象的值为val
                nums[slow++] = nums[fast];
            }
        }
        return slow;//有多少个元素值为不val,slow将往后移动多少个位置,且因为slow为所在元素的下标(下标从0开始,比元素的长度少1),所以正好代表前方有多少个值不为val的元素
}

暴力法（供参考）：

int removeElement_violence(vector<int>& nums, int val) {
	int len = nums.size();
	for(int i = 0;i < len;i++){//找到val 
		if(nums[i] == val){			
			for(int j = i;j < len - 1;j++){//**注意j
				nums[j] = nums[j + 1];
			}
			len--;//***注意len--是循环后再减***删除一个元素，整体长度减一 
			i--;//***容易出错*** 因为删除一个数，后面的数都往前一位，所以i也要往前一位 
		}				
	}
	return len;
}

4. 算法分析

n为数组长度
时间复杂度：O(n)
空间复杂度:O(1)

5. 算法坑点

• 双指针算法：快指针相当于循环指针，遍历数组的所有元素；慢指针是遇到val值的元素停止，等待快指针遇到其他的非val值，从而覆盖慢指针的元素值，使得慢指针可以继续后移。最终慢指针向后移动len位（len大小为数组中值为非val的元素个数），因为下标值比当前元素的长度小1（第一个元素下标为0，第一个元素长度为1），所以最后一个元素后的一个元素的下标值就是全部非val值元素的长度。

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