代码训练LeetCode(7)删除有序数组中的重复项

代码训练(7)LeetCode之删除有序数组中的重复项

Author: Once Day Date: 2024年3月10日

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参考文章:

26. 删除有序数组中的重复项 - 力扣（LeetCode）
力扣 (LeetCode) 全球极客挚爱的技术成长平台

文章目录

- - 代码训练(7)LeetCode之删除有序数组中的重复项
  - - 1. 原题
    - 2. 分析
    - 3. 代码实现
    - - 3.1 基础实现
      - 3.2 过度优化版本代码
    - 4. 总结

1. 原题

给你一个 非严格递增排列 的数组 nums ，请你原地删除重复出现的元素，使每个元素 只出现一次 ，返回删除后数组的新长度。元素的 相对顺序 应该保持一致。然后返回 nums 中唯一元素的个数。

考虑 nums 的唯一元素的数量为 k ，你需要做以下事情确保你的题解可以被通过：

更改数组 nums ，使 nums 的前 k 个元素包含唯一元素，并按照它们最初在 nums 中出现的顺序排列。nums 的其余元素与 nums 的大小不重要。
返回 k 。

例如，对于nums = [1, 2, 2, 3]，其输出长度为3，输出数据为nums = [1, 2, 3, x]即可。

2. 分析

有一个数组 nums，它是非严格递增的，也就是说，数组中的元素可能会有重复，并且它们是按照顺序排列的。你的任务是要在不改变元素相对顺序的情况下，仅保留每个元素的一个副本，并删除所有的重复元素。你需要在不使用额外数组的条件下完成这个操作，这就意味着你需要在原地修改输入的数组 nums。

解题思路：

保持两个指针，i 作为慢指针，j 作为快指针。
遍历数组，快指针 j 用于寻找下一个与慢指针 i 指向的数字不同的数字。
当快指针 j 找到一个新的不同数字时，将慢指针 i 向前移动一位，然后将 j 指向的数字复制到 i 的位置。
重复步骤2和3，直到快指针 j 遍历完整个数组。

分析步骤：

初始化两个指针 i 和 j，其中 i = 0，j = 1。
当j小于数组nums的长度时，执行以下操作：
- 如果 nums[j] 与 nums[i] 相同，j++，跳过重复的元素。
- 如果 nums[j] 与 nums[i] 不同，i++，并将 nums[j] 的值赋给 nums[i]。
继续执行上述步骤直到 j 遍历完数组。
最终，i+1 就是数组中不重复元素的个数。

举例分析：
如果输入的数组 nums 为 [1, 1, 2]，初始时 i=0，j=1。

因为 nums[j] 等于 nums[i]，所以 j++，现在 j=2。
现在 nums[j] 不等于 nums[i]，所以 i++，将 nums[j] 的值赋给 nums[i]，现在 nums 变为 [1, 2, 2]。
j 继续递增，因为已经到数组末尾，停止循环。
最终 i+1 等于 2，表示数组 nums 中有两个不重复的元素。

性能优化关键点：

尽量减少不必要的操作，例如在快指针找到新元素时才移动慢指针。
避免使用额外的内存空间，直接在原数组上操作。

3. 代码实现

3.1 基础实现

int removeDuplicates(int* nums, int numsSize) {
    if (numsSize == 0) return 0;
    int i = 0;
    for (int j = 1; j < numsSize; j++) {
        if (nums[j] != nums[i]) {
            i++;
            nums[i] = nums[j];
        }
    }
    return i + 1;
}

这段代码含义如下:

removeDuplicates 函数接受一个整数数组 nums和它的大小 numsSize，然后返回一个整数表示唯一元素的数量。
在 main 函数中，我们定义了一个示例数组并调用 removeDuplicates 函数。
然后打印出修改后的数组和唯一元素的数量。

运行测试结果如下(仅供参考):

在这里插入图片描述

这段代码性能不算非常高，因为存在nums[i]这种随机访问，并且判断nums[j] != nums[i]在大部分情况也有些多余。

3.2 过度优化版本代码

注意，本部分代码仅供各位C语言爱好者一乐，真实项目别写这种风格代码，上面3.1简单版本的代码更合适。

struct temp{
    int last;
    int curr;
};

int removeDuplicates(int* nums, int numsSize) {
    int *deal_nums, *resv_nums, *max_nums;

#define unlikely(x) __builtin_expect(!!(x), 0)
#define likely(x) __builtin_expect(!!(x), 1)

    if (unlikely(numsSize <= 1)) {
        return numsSize;
    }

    max_nums  = &nums[numsSize] - 1;
    deal_nums = nums;
    resv_nums = &nums[1];
    while(likely(deal_nums < max_nums)) {
        struct temp *temp = (struct temp *)deal_nums++;
        if (temp->curr ^ temp->last) {
            if (deal_nums != resv_nums) {
                *resv_nums = temp->curr;
                goto another;
            }
            resv_nums++;
        } 
    }

    while(likely(deal_nums < max_nums)) {
        struct temp *temp = (struct temp *)deal_nums++;
        if (temp->curr ^ temp->last) {
            *resv_nums = temp->curr;
another:
            resv_nums++;
        } 
    }

    return resv_nums - nums;
}