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Preciso remover um elemento de um vetor com 5 elementos, e não pode ficar com espaço vazio no vetor.

Preciso remover pelo índice.

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Não dá de forma eficiente. Pode fazer isto:

var array = { 1, 2, 3, 4, 5 }
array = array.Where(item => item != 3).ToArray(); //retira o 4o. elemento

Se não quiser usar LINQ:

var array = { 1, 2, 3, 4, 5 }
array = = Array.FindAll(numbers, x => x != 3).ToArray(); //retira o 4o. elemento

Ou pode fazer um método de extensão para ter um removeAt()(que existe em um List) no Array:

public static T[] RemoveAt<T>(this T[] source, int index) {
    T[] dest = new T[source.Length - 1];
    if(index > 0) Array.Copy(source, 0, dest, 0, index);
    if(index < source.Length - 1) Array.Copy(source, index + 1, dest, index, source.Length - index - 1);
    return dest;
}

Coloquei no GitHub para referência futura.

Fonte.

Nem mesmo uma lista conseguiria fazer isso de forma eficiente. Uma lista ligada daria eficiência, até certo ponto, resolveria a questão da remoção, mas pioraria outras situações.

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A complementar a resposta já existente, talvez valha a pena rever a necessidade de utilizar um array. Quando se lida com adição e remoção de elementos, é interessante utilizar um tipo de coleção. Da documentação, veja como escolher o tipo ideal para o que está lidando.

Não há como redimensionar uma array sem um alto preço. Você deve criar uma array totalmente nova com a cópia dos itens. É o que faz o Array.Resize() no final das contas, veja:

T[] newArray = new T[newSize];
Array.Copy(larray, 0, newArray, 0,  larray.Length > newSize? newSize : larray.Length);
array = newArray;

Em casos que você tenha um tamanho fixo de itens e precisa de performance, utilizar um array pode ser vantajoso, principalmente se precisa acessar itens várias vezes. Veja o teste de benchmarking feito no SOen:

List/foreach: 3054ms (589725196)
Array/foreach: 1860ms (589725196)

Para guardar dados específicos como um bitmap de uma imagem, uma array é o que você procura. Perceba que são casos bem específicos. Na maioria das vezes utilizará um List<T> ao invés de um array nesses propósitos.

É importante notar que por baixo dos panos o List<T> utiliza um array:

public class List<T> : IList<T>, System.Collections.IList, IReadOnlyList<T>
{
    private T[] _items;
    // ...
}
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Use este 'for' abaixo. Ele removerá o valor do índice, e cada item do vetor irá uma posição para trás, deixando o último item como nulo.

     int[] vetor = new int[5];

     private void remove(int indice)
     {
          for(int i = indice; i < vetor.length-1; i++)
          {
                vetor[i] = vetor[i+1];
          }
          vetor[vetor.length-1] = null;
     }

No final, você terá um vetor com 5 espaços sendo que apenas o último será nulo. Para retirar o espaço nulo, você pode utilizar alguma variável para representar a quantidade de espaços no vetor e diminuir um com o 'qtd--;', ou simplesmente instanciar um novo vetor, realizando a cópia dos valores através de outro 'for'.

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