数据结构C语言代码实战03-顺序表和链表--原地移除数组中所有的元素val

谁践踏了优雅 2022-10-07 04:58 30阅读 0赞

# 1. 原地移除数组中所有的元素val，要求时间复杂度为O(N)，空间复杂度为O(1)。 #

### OJ链接[https://leetcode-cn.com/problems/remove-element/][https_leetcode-cn.com_problems_remove-element] ###

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

### 提供代码 ###

int removeElement(int* nums, int numsSize, int val){
    
    }

### 思路 ###

**方法一：双指针**

思路及算法

由于题目要求删除数组中等于 val的元素，因此输出数组的长度一定小于等于输入数组的长度，我们可以把输出的数组直接写在输入数组上。

可以使用双指针：右指针 right指向当前将要处理的元素，左指针 left指向下一个将要赋值的位置。

如果右指针指向的元素不等于 val，它一定是输出数组的一个元素，我们就将右指针指向的元素复制到左指针位置，然后将左右指针同时右移；

如果右指针指向的元素等于 val，它不能在输出数组里，此时左指针不动，右指针右移一位。

整个过程保持不变的性质是：区间 \[0,left) 中的元素都不等于val。当左右指针遍历完输入数组以后，left 的值就是输出数组的长度。

这样的算法在最坏情况下（输入数组中没有元素等于 val），左右指针各遍历了数组一次。

**复杂度分析**

时间复杂度：O(n)O(n)O(n)，其中 nnn 为序列的长度。我们只需要遍历该序列至多两次。

空间复杂度：O(1)O(1)O(1)。我们只需要常数的空间保存若干变量。

**参考代码**

int removeElement(int* nums, int numsSize, int val) {
        int left = 0;
        for (int right = 0; right < numsSize; right++){
            if (nums[right] != val) {
                nums[left] = nums[right];
                left++;
            }
        }
        return left;
    }

**方法二：双指针优化**

**思路**

如果要移除的元素恰好在数组的开头，例如序列 \[1,2,3,4,5\]，当 val 为 1 时，我们需要把每一个元素都左移一位。

注意到题目中说：「元素的顺序可以改变」。

实际上我们可以直接将最后一个元素 5 移动到序列开头，取代元素 1，得到序列 \[5,2,3,4\]，同样满足题目要求。

这个优化在序列中 val元素的数量较少时非常有效。

实现方面，我们依然使用双指针，两个指针初始时分别位于数组的首尾，向中间移动遍历该序列。

**算法**

如果左指针 left指向的元素等于 val，

此时将右指针 right指向的元素复制到左指针 left的位置，

然后右指针 right左移一位。

如果赋值过来的元素恰好也等于 val，

可以继续把右指针 right 指向的元素的值赋值过来

（左指针 left指向的等于 val的元素的位置继续被覆盖），

直到左指针指向的元素的值不等于 val为止。

当左指针 left和右指针 right 重合的时候，左右指针遍历完数组中所有的元素。

这样的方法两个指针在最坏的情况下合起来只遍历了数组一次。

与方法一不同的是，方法二避免了需要保留的元素的重复赋值操作。

复杂度分析

时间复杂度：O(n)，其中 n 为序列的长度。我们只需要遍历该序列至多一次。

空间复杂度：O(1)。我们只需要常数的空间保存若干变量。

代码

int removeElement(int* nums, int numsSize, int val) {
        int left = 0, right = numsSize;
        while (left < right) {
            if (nums[left] == val) {
                nums[left] = nums[right - 1];
                right--;
            } else {
                left++;
            }
        }
        return left;
    }

[https_leetcode-cn.com_problems_remove-element]: https://leetcode-cn.com/problems/remove-element/