移除元素

标签: 数组双指针

难度: Easy

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 = [0,1,3,0,4]
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

Submission

运行时间: 36 ms

内存: 14.9 MB

class Solution:
    def removeElement(self, nums: List[int], val: int) -> int:
        i = 0
        for j in range(len(nums)):
            if nums[j] != val:
                nums[i] = nums[j]
                i += 1
        return i

Explain

这个题解使用了双指针的思路。指针i用于记录新数组中不等于val的元素的位置，指针j用于遍历原数组。遍历过程中，如果当前元素nums[j]不等于val，就将其复制到nums[i]的位置，然后i向右移动一位。最后，i的值就是新数组的长度。

时间复杂度: O(n)

空间复杂度: O(1)

class Solution:
    def removeElement(self, nums: List[int], val: int) -> int:
        i = 0  # 记录新数组中不等于val的元素的位置
        for j in range(len(nums)):  # 遍历原数组
            if nums[j] != val:  # 如果当前元素不等于val
                nums[i] = nums[j]  # 将其复制到新数组的位置i
                i += 1  # i向右移动一位
        return i  # 返回新数组的长度

Explore

在这个算法中，指针`i`的作用是记录新数组中不包含值`val`的元素的位置。当遇到一个元素不等于`val`时，意味着这个元素需要被保留在新数组中。因此，将其复制到`i`指向的当前位置，然后移动`i`，以便下一个符合条件的元素可以被复制到下一个位置。这种决策确保了只有符合条件的元素被保留，同时`i`的最终位置提供了新数组的长度。这样的设计简洁且高效，避免了不必要的元素交换或额外空间的使用。

在原数组中修改后，超出新长度的部分确实会包含原始数据的剩余部分，这可能会导致数据的冗余或误解。在实际应用中，如果只关心数组的新长度内的数据，剩余部分通常可以忽略。但是，如果环境中对数据的安全性有较高要求，或者避免数据泄露是一个考虑因素（例如在处理敏感信息时），清除或重置这部分数据是必要的。这可以通过将超出新长度的部分设置为`null`或其他无效数据来实现。

该算法通过返回新长度`i`来确保外部调用者不会访问到剩余未处理的元素。在实际使用中，调用者应当根据返回的长度`i`来处理或访问数组。例如，可以通过循环从`0`到`i - 1`来访问或处理数组元素。这种方式确保了只有经过处理，并且确定不包含值`val`的元素被访问，从而避免了对原数组未处理部分的访问。

在测试这种类型的函数时，应考虑多种边界和特殊情况：1. 测试空数组的情况，确保函数返回0且不产生错误。2. 测试所有元素都等于`val`的情况，确保返回长度为0。3. 测试没有任何元素等于`val`的情况，确保返回长度等于原数组长度。4. 测试`val`仅出现在数组开头、结尾或中间的情况，以确保算法的准确性。5. 考虑重复元素和大数据量的情况，以测试性能和效率。通过这些综合测试，可以确保函数在各种情况下都能正确运行，并处理各种边界情况。