27. 移除元素

27. 移除元素

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]);
}

通过代码：

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

提示

1. 尝试双指针法。
2. 你是否使用“元素顺序可以更改”这一属性？
3. 当要删除的元素很少时会发生什么？

解决方案

方法一：双指针

思路

既然问题要求我们就地删除给定值的所有元素，我们就必须用 O(1) 的额外空间来处理它。如何解决？我们可以保留两个指针 i 和 j，其中 i 是慢指针，j 是快指针。

算法

当 nums[j] 与给定的值相等时，递增 j 以跳过该元素。只要 nums[j] ！= val，我们就复制 nums[j] 到 nums[i] 并同时递增两个索引。重复这一过程，直到 j 到达数组的末尾，该数组的新长度为 i。

该解法与 删除排序数组中的重复项 的解法十分相似。

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

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)， 假设数组总共有 n 个元素，i 和 j 至少遍历 2n 步。

• 空间复杂度：O(1)。

方法二：双指针 —— 当要删除的元素很少时

思路

现在考虑数组包含很少的要删除的元素的情况。例如，num=[1，2，3，5，4]，Val=4。之前的算法会对前四个元素做不必要的复制操作。另一个例子是 num=[4，1，2，3，5]，Val=4。似乎没有必要将 [1，2，3，5] 这几个元素左移一步，因为问题描述中提到元素的顺序可以更改。

算法

当我们遇到 nums[i] = val 时，我们可以将当前元素与最后一个元素进行交换，并释放最后一个元素。这实际上使数组的大小减少了 1。

请注意，被交换的最后一个元素可能是您想要移除的值。但是不要担心，在下一次迭代中，我们仍然会检查这个元素。

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)，i 和 n 最多遍历 n 步。在这个方法中，赋值操作的次数等于要删除的元素的数量。因此，如果要移除的元素很少，效率会更高。

• 空间复杂度：O(1)。