移除元素

题目描述：
给定一个数组 nums 和一个值 val，你需要原地**移除所有数值等于 *val *的元素，返回移除后数组的新长度。

不要使用额外的数组空间，你必须在原地修改输入数组并在使用 O(1) 额外空间的条件下完成。

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。

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。

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]);
}

概要
这是一个相当简单的问题，但人们可能会对“就地”一词感到困惑，并认为在不复制数组的情况下从数组中删除元素是不可能的。

提示
尝试双指针法。
你是否使用“元素顺序可以更改”这一属性？
当要删除的元素很少时会发生什么？
解决方案

方法一：双指针

思路

既然问题要求我们就地删除给定值的所有元素，我们就必须用 O(1) 的额外空间来处理它。如何解决？我们可以保留两个指针 i 和 j，其中 i 是慢指针，j 是快指针。

算法

当nums[j] 与给定的值相等时，递增j 以跳过该元素。只要 nums[j]̸​=val，我们就复制nums[j] 到 nums[i] 并同时递增两个索引。重复这一过程，直到j 到达数组的末尾，该数组的新长度为 i。

该解法与 删除排序数组中的重复项 的解法十分相似。

public int removeElement(int[] nums, int val) {
    int i = 0;
    for (int j = 0; j < nums.length; j++) {
        if (nums[j] != val) {
            nums[i] = nums[j];
            i++;
        }
    }
    return i;
}

复杂度分析
时间复杂度：O(n)O(n)， 假设数组总共有 nn 个元素，ii 和 jj 至少遍历 2n2n 步。

空间复杂度：O(1)O(1)。

方法二：双指针 —— 当要删除的元素很少时
思路

现在考虑数组包含很少的要删除的元素的情况。例如，num=[1，2，3，5，4]，Val=4num=[1，2，3，5，4]，Val=4。之前的算法会对前四个元素做不必要的复制操作。另一个例子是 num=[4，1，2，3，5]，Val=4num=[4，1，2，3，5]，Val=4。似乎没有必要将 [1，2，3，5][1，2，3，5] 这几个元素左移一步，因为问题描述中提到元素的顺序可以更改。

算法

当我们遇到 nums[i] = valnums[i]=val 时，我们可以将当前元素与最后一个元素进行交换，并释放最后一个元素。这实际上使数组的大小减少了 1。

请注意，被交换的最后一个元素可能是您想要移除的值。但是不要担心，在下一次迭代中，我们仍然会检查这个元素。

public int removeElement(int[] nums, int val) {
    int i = 0;
    int n = nums.length;
    while (i < n) {
        if (nums[i] == val) {
            nums[i] = nums[n - 1];
            // reduce array size by one
            n--;
        } else {
            i++;
        }
    }
    return n;
}

复杂度分析

时间复杂度：O(n)O(n)，ii 和 nn 最多遍历 nn 步。在这个方法中，赋值操作的次数等于要删除的元素的数量。因此，如果要移除的元素很少，效率会更高。

空间复杂度：O(1)O(1)。

Go 语言版本：

package remove_element

//方法一 双指针法
func removeElement(nums []int, val int) int {
    i := 0 //慢指针
    size := len(nums)
    for j := 0; j < size; j++ { //快指针
        if nums[j] != val {
            nums[i] = nums[j]
            i++
        }
    }
    return i
}

//方法二 双指针 —— 当要删除的元素很少时,
//赋值操作的次数等于要删除的元素的数量。因此，如果要移除的元素很少，效率会更高。
func removeElement2(nums []int, val int) int {
    i := 0 //慢指针
    size := len(nums)
    for i < size {
        if nums[i] == val {
            nums[i] = nums[size-1]
            //reduce array size by one
            size--
        } else {
            i++
        }
    }

    return size
}

func removeElement3(nums []int, val int) int {
    //j指向最后一个不为val的位置
    //i指向第一个值为val的位置
    i, j := 0, len(nums)-1
    for {
        //寻找要删除的下标
        for i < len(nums) && nums[i] != val {
            i++
        }

        //寻找要复制的下标
        for j >= 0 && nums[j] == val {
            j--
        }

        if i >= j {
            break
        }

        nums[i], nums[j] = nums[j], nums[i]
    }
    return i
}



package remove_element

import (
    "fmt"
    "github.com/stretchr/testify/assert"
    "testing"
)

type question struct {
    para
    ans
}

// param 是参数对象
// one 代表第一个参数
type para struct {
    one []int
    two int
}

//ans 是答案
//one 代表第一个答案
type ans struct {
    one []int
}

func TestRemoveElement3(t *testing.T) {
    ast := assert.New(t)

    qs := []question{
        question{
            para{[]int{3, 2, 2, 3}, 3},
            ans{[]int{2, 2}},
        },
        question{
            para{[]int{3, 1, 5, 7, 2, 2, 3}, 3},
            ans{[]int{2, 1, 5, 7, 2}}, //注意，此结果只针对具有较少删除元素的情况
        },
        question{
            para{[]int{1, 5, 7, 2, 2}, 3},
            ans{[]int{1, 5, 7, 2, 2}},
        },
    }

    for _, q := range qs {
        a, p := q.ans, q.para
        fmt.Printf("~~%v~~\n", p)
        ast.Equal(a.one, p.one[:removeElement3(p.one, p.two)], "输入:%v", p)
    }
}