❤️导图整理大厂面试高频数组8: 移除元素的双指针优化, 力扣27❤️

Posted 2021-09-16 孤柒

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了❤️导图整理大厂面试高频数组8: 移除元素的双指针优化, 力扣27❤️相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

此专栏文章是对力扣上算法题目各种方法的总结和归纳, 整理出最重要的思路和知识重点并以思维导图形式呈现, 当然也会加上我对导图的详解.

目的是为了更方便快捷的记忆和回忆算法重点(不用每次都重复看题解), 毕竟算法不是做了一遍就能完全记住的. 所以本文适合已经知道解题思路和方法, 想进一步加强理解和记忆的朋友, 并不适合第一次接触此题的朋友(可以根据题号先去力扣看看官方题解, 然后再看本文内容).

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文章目录

0.导图整理
1.双指针的思想
2.对于双指针的优化
源码
Python:
java:

题目链接: https://leetcode-cn.com/problems/remove-element/

0.导图整理

1.双指针的思想

本题最重要的限制条件就是 原地移除元素, 使用O(1)的额外空间. 如果没有这个条件限制, 那么本题是非常简单的, 我们只需要遍历一遍, 将所有满足的元素放到另一个数组就完成操作了. 这样就会使用到O(n)的空间复杂度.

因为限制条件的存在, 我们必须寻找其他的思想, 只能在原数组上进行操作, 这样才能满足O(1)的空间复杂度. 这样我们就不光需要找到满足的元素, 还要同时找到满足的元素需要存放的位置, 所以我们就需要使用双指针来同时确定这两个位置.

这就回到了导图中使用的思想: 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, 这是两个指针的作用说明. 下面就是两种实际遍历中会出现的情况了.

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

在双指针进行不断遍历的过程中, 我们要从变化中寻找不变的性质: 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, 这样就得到了我们最终需要的结果.

2.对于双指针的优化

双指针本就是非常优秀的算法了, 但是本题还是可以对其再进行优化.

观察上面的算法可以发现, 我们都是对满足条件(会保留下来的数据)进行操作的, 但是最坏的情况下, 如果数组中没有需要移除的元素, 那两个指针就白白地从头遍历到尾了. 而且我们根据实际情况来说, 正常情况下需要移除的元素必然是远小于需要保留的元素的, 那我们直接对移除元素进行操作岂不是更有效.

所以依然使用双指针, 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, 只是此时两指针的含义有所不同: 左指针就是直接指向需要被移除的元素val, 只要满足条件, 直接用右指针指向的元素将其替换.

这时候可能会遇到一个问题, 就是如果赋值过来的元素恰好也等于 val怎么办? 其实这并没有什么影响, 当右指针向左移动一位之后, 可以继续把右指针指向的元素的值赋值过来（左指针指向的等于 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, 此时左指针向右移动一位.

这样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.

这个方法在写代码的时候有个注意点: 就是右指针的初始值的选取(数组长度/数组长度-1), 不同的选取值决定了while的不同循环条件, 大家可以画个草图判断一下就很明了了.

源码

Python:

# 双指针方法
class Solution:
    def removeElement(self, nums: List[int], val: int) -> int:
        n = len(nums)
        left = 0 # 左指针从0开始,指向下一个将要赋值的位置
        # 右指针从0开始,指向当前将要处理的元素
        for right in range(0, n):
            # 右指针指向的元素不等于val,是输出数组的元素
            # 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
            if nums[right] != val:
                nums[left] = nums[right]
                left += 1
            # 右指针指向的元素等于val,不在输出数组里,左指针不动,右指针右移一位
        return left # left的值就是输出数组的长度

# 双指针优化
class Solution:
    def removeElement(self, nums: List[int], val: int) -> int:
        left = 0 # 两个指针初始时分别位于数组的首尾
        right = len(nums)
        while left < right:
            # 左指针等于val,将右指针元素复制到左指针的位置,右指针左移一位
            if nums[left] == val:
                nums[left] = nums[right - 1]
                right-=1
            else : # 左指针不等于val,左指针右移一位,右指针不动
                left+=1                  
        return left # left的值就是输出数组的长度

java:

// 双指针方法
class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int n = nums.length;
        int left = 0; // 左指针从0开始,指向下一个将要赋值的位置
        // 右指针从0开始,指向当前将要处理的元素
        for (int right = 0; right < n; right++) {
            // 右指针指向的元素不等于val,是输出数组的元素
            // 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
            if (nums[right] != val) {
                nums[left] = nums[right];
                left++;
            }
        }   // 右指针指向的元素等于val,不在输出数组里,左指针不动,右指针右移一位
        return left; // left的值就是输出数组的长度
    }
}

// 双指针优化
class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int left = 0; // 两个指针初始时分别位于数组的首尾
        int right = nums.length;
        while (left < right) {
            // 左指针等于val,将右指针元素复制到左指针的位置,右指针左移一位
            if (nums[left] == val) {
                nums[left] = nums[right - 1];
                right--;
            } else { // 左指针不等于val,左指针右移一位,右指针不动
                left++;
            }
        }
        return left; // left的值就是输出数组的长度
    }
}