数组理论基础

数组是存放在连续内存空间上的相同类型数据的集合。

• 数组下标都是从0开始的。
• 数组内存空间的地址是连续的
  因为数组的在内存空间的地址是连续的，所以我们在删除或者增添元素的时候，就难免要移动其他元素的地址。
  
  数组的元素是不能删的，只能覆盖。
  Java的二维数组可能是如下排列的方式：
  

public static void test_arr() {
    int[][] arr = {{1, 2, 3}, {3, 4, 5}, {6, 7, 8}, {9,9,9}};
    System.out.println(arr[0]);
    System.out.println(arr[1]);
    System.out.println(arr[2]);
    System.out.println(arr[3]);
}

输出结果为：

[I@7852e922
[I@4e25154f
[I@70dea4e
[I@5c647e05

二分查找

题目

给定一个 n 个元素有序的（升序）整型数组 nums 和一个目标值 target ，写一个函数搜索 nums 中的 target，如果目标值存在返回下标，否则返回 -1。

示例 1:
输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 9     
输出: 4       
解释: 9 出现在 nums 中并且下标为 4     
示例 2:
输入: nums = [-1,0,3,5,9,12], target = 2     
输出: -1        
解释: 2 不存在 nums 中因此返回 -1   

提示：

• 你可以假设 nums 中的所有元素是不重复的。
• n 将在 [1, 10000]之间。
• nums 的每个元素都将在 [-9999, 9999]之间。

解答

class Solution {
    public int search(int[] nums, int target) {
        int lowIndex = 0;
        int highIndex = nums.length-1;

        while(lowIndex <= highIndex){
            int curIndex = (lowIndex+highIndex)/2;
            if(nums[curIndex] == target){
                return curIndex;
            }else if(nums[curIndex]>target){
                highIndex = curIndex - 1;
            }else{
                lowIndex = curIndex + 1;
            }
        }
        return -1;
    }
}

笔记

左闭右闭 [left, right]

class Solution {
    public int search(int[] nums, int target) {
        // 避免当 target 小于nums[0] nums[nums.length - 1]时多次循环运算
        if (target < nums[0] || target > nums[nums.length - 1]) {
            return -1;
        }
        int left = 0, right = nums.length - 1;
        while (left <= right) {
            int mid = left + ((right - left) >> 1);//此处这样写是为了防止数组很大时，left+right的值超出int类型最大值变为负数。value >> 1 == value / 2
            if (nums[mid] == target)
                return mid;
            else if (nums[mid] < target)
                left = mid + 1;
            else if (nums[mid] > target)
                right = mid - 1;
        }
        return -1;
    }
}

左闭右开 [left, right)

class Solution {
   public int search(int[] nums, int target) {
       int left = 0, right = nums.length;
       while (left < right) {
           int mid = left + ((right - left) >> 1);
           if (nums[mid] == target)
               return mid;
           else if (nums[mid] < target)
               left = mid + 1;
           else if (nums[mid] > target)
               right = mid;
       }
       return -1;
   }
}

移除元素

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，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。

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。你不需要考虑数组中超出新长度后面的元素。

解答

暴力解法

两层for循环，一个for循环遍历数组元素 ，第二个for循环更新数组。

class Solution {
    public int removeElement(int[] nums, int val) {
        int left = 0;
        int right = nums.length - 1;
        while(right >= 0 && nums[right] == val) right--; //将right移到从右数第一个值不为val的位置
        while(left <= right) {
            if(nums[left] == val) { //left位置的元素需要移除
                //将right位置的元素移到left（覆盖），right位置移除
                nums[left] = nums[right];
                right--;
            }
            left++;
            while(right >= 0 && nums[right] == val) right--;
        }
        return left;
    }
}

• 时间复杂度：O(n^2)
• 空间复杂度：O(1)

双指针法

双指针法（快慢指针法）： 通过一个快指针和慢指针在一个for循环下完成两个for循环的工作。
定义快慢指针

• 快指针：寻找新数组的元素 ，新数组就是不含有目标元素的数组
• 慢指针：指向更新 新数组下标的位置
  

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

• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(1)