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。元素的顺序可能发生改变。然后返回 nums 中与 val 不同的元素的数量。
假设 nums 中不等于 val 的元素数量为 k,要通过此题,您需要执行以下操作:
- 更改
nums数组,使nums的前k个元素包含不等于val的元素。nums的其余元素和nums的大小并不重要。 - 返回
k。
用户评测:
评测机将使用以下代码测试您的解决方案:
❯C++
int[] nums = [...]; // 输入数组
int val = ...; // 要移除的值
int[] expectedNums = [...]; // 长度正确的预期答案。
// 它以不等于 val 的值排序。
int k = removeElement(nums, val); // 调用你的实现
assert k == expectedNums.length;
sort(nums, 0, k); // 排序 nums 的前 k 个元素
for (int i = 0; i < k; i++) {
assert nums[i] == expectedNums[i];
}如果所有的断言都通过,你的解决方案将会 通过。
示例 1:
❯Text
输入:nums = [3,2,2,3], val = 3
输出:2, nums = [2,2,_,_]
解释:你的函数应该返回 k = 2, 并且 nums 中的前两个元素均为 2。
你在返回的 k 个元素之外留下了什么并不重要(因此它们并不计入评测)。示例 2:
❯Text
输入:nums = [0,1,2,2,3,0,4,2], val = 2
输出:5, nums = [0,1,4,0,3,_,_,_]
解释:你的函数应该返回 k = 5,并且 nums 中的前五个元素为 0,0,1,3,4。
注意这五个元素可以任意顺序返回。
你在返回的 k 个元素之外留下了什么并不重要(因此它们并不计入评测)。提示:
0 <= nums.length <= 1000 <= nums[i] <= 500 <= val <= 100
考察内容
- 快慢指针
- 原地覆盖与有效区间
- 数组长度和有效元素数量的区别
- 保持顺序与不保持顺序两种实现的取舍
解题思路
题目并不要求真正缩短 nums,只要求:
- 将所有不等于
val的元素放到数组前部; - 返回这些有效元素的数量
k; - 下标
[k, nums.size())中留下什么内容都不重要。
快慢指针:保持相对顺序
fast扫描数组中的每个元素;slow指向下一个有效元素应该写入的位置。
当 nums[fast] != val 时,把它写到 nums[slow],然后令 slow++;当它等于 val 时直接跳过。
循环不变量是:在每轮开始时,区间 [0, slow) 中保存了已经扫描过的所有有效元素,并且这些元素的相对顺序保持不变。
以 nums = [3,2,2,3]、val = 3 为例:
fast | 当前元素 | 操作 | 有效前缀 |
|---|---|---|---|
| 0 | 3 | 跳过 | [] |
| 1 | 2 | 写入 nums[0] | [2] |
| 2 | 2 | 写入 nums[1] | [2,2] |
| 3 | 3 | 跳过 | [2,2] |
最终 slow = 2,因此返回 k = 2。
首尾指针:不保持相对顺序
题目允许元素顺序发生变化,因此遇到 val 时,也可以使用当前有效区间末尾的元素覆盖它,再缩短右边界。
这种方法在待删除元素较少时可能减少写入次数,但用末尾元素覆盖后,当前位置还没有检查,所以此时不能立即移动左指针。
- 时间复杂度:
- 空间复杂度:
代码演示
❯C++
// 快慢指针:保持剩余元素的相对顺序
int removeElement(std::vector<int>& nums, int val) {
int slow = 0;
for (int fast = 0; fast < static_cast<int>(nums.size()); ++fast) {
if (nums[fast] != val) {
nums[slow++] = nums[fast];
}
}
return slow;
}
// 首尾指针:不保证剩余元素的相对顺序
int removeElementSwapTail(std::vector<int>& nums, int val) {
int left = 0;
int right = static_cast<int>(nums.size()); // 有效区间为 [left, right)
while (left < right) {
if (nums[left] == val) {
nums[left] = nums[right - 1];
--right;
} else {
++left;
}
}
return left;
}易错点
- 误以为必须删除数组尾部元素:评测只检查前
k个元素,后面的内容无需处理。 - 返回数组原长度:应该返回有效元素数量,即快慢指针写法中的
slow。 - 每次都调用
erase:vector::erase会移动后续元素,反复调用可能使时间复杂度退化为 。 - 无条件执行覆盖:只有当
nums[fast] != val时,才把元素写入有效前缀。 - 尾部覆盖后立即移动
left:换过来的元素可能仍等于val,必须在下一轮继续检查当前位置。 - 错误理解“原地”:原地算法允许使用少量变量,但不能再创建一个与输入规模相关的新数组。
总结
快慢指针把“删除元素”转换成“保留有效元素”:fast 负责读取,slow 负责写入。处理完成后,[0, slow) 就是题目要求的有效区间。
如果需要保持剩余元素的相对顺序,使用快慢指针;如果顺序不重要并希望减少部分写入,可以用尾部元素覆盖待删除位置。两种方法的时间复杂度都是 ,额外空间复杂度都是 。
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