使用双指针进行原地移除元素

题目描述

给定一个数组 nums 和一个值 val，需要将数组中所有等于 val 的元素原地删除，并返回删除后数组的新长度。

要求：

• 不使用额外的数组空间
• 只能使用 O(1) 额外空间
• 数组中超过新长度后面的元素可以忽略

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。

数据结构知识

本题不涉及特定的数据结构，但需要对双指针的概念有一定了解。

详细知识点

双指针

双指针是一种常用的技巧，通过使用两个指针在数组或链表中遍历、操作元素。一般情况下，两个指针起始位置相同，然后根据问题的要求分别移动指针，以便完成所需的操作。

在本题中，我们使用两个指针 l 和 r：

• l 指针用于遍历数组，表示当前元素的位置
• r 指针用于记录不等于目标值的元素，表示当前已处理的不等于目标值的元素个数

解题方案

首先，我们定义两个指针 l 和 r，初始时均指向数组的第一个元素。

然后，我们开始遍历数组。当当前位置 l 的元素与目标值 val 不相等时，将其复制到指针 r 的位置，并将 r 向后移动一位。这样，所有不等于 val 的元素都会被移动到数组的前面。

最后返回指针 r 的值，即为删除目标值后的数组长度。

具体步骤如下：

1. 初始化指针 l 和 r，将其均指向数组的第一个元素
2. 开始遍历数组，当 l 小于数组长度时执行以下操作：
   • 如果当前位置 l 的元素与目标值 val 不相等：
     • 将当前位置 l 的元素复制到指针 r 的位置
     • 将指针 r 向后移动一位
   • 将指针 l 向后移动一位
3. 返回指针 r 的值，即为删除目标值后的数组长度

代码实现

class Solution:
    def removeElement(self, nums: List[int], val: int) -> int:
        l = 0
        r = 0
        while l < len(nums):
            if nums[l] != val:
                nums[r] = nums[l]
                r += 1
            l += 1
        return r

复杂度分析

• 时间复杂度：遍历一次数组，时间复杂度为 O(n)，其中 n 为数组的长度。
• 空间复杂度：只使用了两个额外指针，空间复杂度为 O(1)。

总结

本题通过使用双指针的方法，可以在原地删除数组中的目标值，并返回新数组的长度。双指针方法具有时间复杂度线性和空间复杂度常数的优势，是一种高效的解决方案。使用双指针时需要注意指针移动的条件和顺序，以及处理边界情况。在实际编程中，可以根据具体问题的要求进行相应的调整。