数组去重：双指针法的优雅实现

数组去重：双指针法的优雅实现

在日常开发中，数组去重是一个常见的需求。无论是处理用户输入、数据清洗，还是优化算法性能，去重操作都扮演着重要角色。本文将介绍一种高效的去重方法——双指针法，并结合代码示例，帮助你轻松掌握这一技巧。

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1. 问题描述

给定一个包含重复元素的数组，要求删除重复项，返回一个不包含重复元素的新数组。例如：

• 输入：[4, 3, 2, 4, 1, 3, 5, 6, 5]
• 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6]

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2. 思路分析

2.1 排序的重要性

在去重之前，首先对数组进行排序。排序后，相同的元素会被排列在一起，这为后续的去重操作提供了便利。

2.2 双指针法的原理

双指针法是一种高效的算法技巧，尤其适用于有序数组的操作。其核心思想如下：

• 慢指针（i）：指向当前不重复的元素。
• 快指针（j）：遍历整个数组，寻找新元素。
• 如果 arr[j] 和 arr[i] 相同，说明有重复，跳过 j。
• 如果 arr[j] 和 arr[i] 不同，说明 arr[j] 是一个新元素，将其赋值给 arr[i+1]，然后 i 向前移动。

通过这种方式，可以在线性时间内完成去重操作。

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3. 代码实现

以下是基于双指针法的数组去重实现：

import java.util.Arrays;

public class ArrayDuplicateRemover {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {4, 3, 2, 4, 1, 3, 5, 6, 5};

        // 1. 先对数组进行排序
        Arrays.sort(arr);
        System.out.println("Sorted array: " + Arrays.toString(arr));

        // 2. 使用双指针法去重
        int[] result = removeDuplicates(arr);
        System.out.println("Array after removing duplicates: " + Arrays.toString(result));
    }

    public static int[] removeDuplicates(int[] arr) {
        if (arr == null || arr.length == 0) {
            return arr;
        }

        int i = 0; // 慢指针

        // 快指针 j 从 1 开始遍历
        for (int j = 1; j < arr.length; j++) {
            // 如果当前元素与慢指针指向的元素不同，说明是新元素
            if (arr[j] != arr[i]) {
                i++; // 慢指针向前移动
                arr[i] = arr[j]; // 将新元素赋值给慢指针的下一个位置
            }
        }

        // 返回去重后的数组（截取前 i+1 个元素）
        return Arrays.copyOf(arr, i + 1);
    }
}

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4. 代码解析

4.1 排序

• 使用 Arrays.sort(arr) 对数组进行排序。
• 排序后，相同的元素会排列在一起，便于后续去重。

4.2 双指针法

• 慢指针 i：初始值为 0，指向当前不重复的元素。
• 快指针 j：从 1 开始遍历数组，寻找新元素。
• 如果 arr[j] != arr[i]，说明 arr[j] 是一个新元素，将其赋值给 arr[i+1]，然后 i 向前移动。

4.3 返回结果

• 使用 Arrays.copyOf(arr, i + 1) 截取去重后的数组。

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5. 示例运行

输入

int[] arr = {4, 3, 2, 4, 1, 3, 5, 6, 5};

输出

Sorted array: [1, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6]
Array after removing duplicates: [1, 2, 3, 4, 5, 6]

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6. 复杂度分析

6.1 时间复杂度

• 排序：O(n log n)。
• 双指针遍历：O(n)。
• 总时间复杂度：O(n log n)。

6.2 空间复杂度

• 只使用了常数级别的额外空间，空间复杂度为 O(1)。

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7. 总结

双指针法是一种非常优雅且高效的去重方法，尤其适用于有序数组。通过排序和双指针的结合，我们可以在 O(n log n) 的时间复杂度内完成去重操作，同时保持空间复杂度为 O(1)。