题目:反转字符串
- 编写一个函数,其作用是将输入的字符串反转过来。输入字符串以字符数组
s
的形式给出。不要给另外的数组分配额外的空间,你必须原地修改输入数组、使用 O(1) 的额外空间解决这一问题。
题解
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对于长度为 N 的待被反转的字符数组,我们可以观察反转前后下标的变化,假设反转前字符数组为 s[0] s[1] s[2] … s[N - 1],那么反转后字符数组为 s[N - 1] s[N - 2] … s[0]。比较反转前后下标变化很容易得出 s[i] 的字符与 s[N - 1 - i] 的字符发生了交换的规律,因此我们可以得出如下双指针的解法:
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将
left
指向字符数组首元素,right
指向字符数组尾元素。 -
当
left < right
:- 交换
s[left]
和s[right]
; left
指针右移一位,即left = left + 1
;right
指针左移一位,即right = right - 1
- 交换
-
当
left >= right
,反转结束,返回字符数组即可。
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class Solution { public: void reverseString(vector<char>& s) { char temp_char; int len_s = s.size(); // for(int i=0;i<len_s/2;i++){ // temp_char = s[i]; // s[i]=s[len_s-i-1]; // s[i]=temp_char; // } // for(int i=0;i<s.size();i++){ // cout<<s[len_s-1-i]; // } for(int left=0,right=len_s-1;left<right;left++,right--) swap(s[left],s[right]); } };
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时间复杂度:O(N),其中 N 为字符数组的长度。一共执行了 N/2 次的交换。空间复杂度:O(1)。只使用了常数空间来存放若干变量。
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对于这道题目直接用C++里的一个库函数 reverse,调一下直接完事了, 相信每一门编程语言都有这样的库函数。
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swap可以有两种实现。一种就是常见的交换数值,一种就是通过位运算:
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int tmp = s[i]; s[i] = s[j]; s[j] = tmp; //位运算 s[i] ^= s[j]; s[j] ^= s[i]; s[i] ^= s[j];
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题目:反转字符串 II
- 给定一个字符串
s
和一个整数k
,从字符串开头算起,每计数至2k
个字符,就反转这2k
字符中的前k
个字符。如果剩余字符少于k
个,则将剩余字符全部反转。如果剩余字符小于2k
但大于或等于k
个,则反转前k
个字符,其余字符保持原样。
题解
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我们直接按题意进行模拟:反转每个下标从 2k 的倍数开始的,长度为 k 的子串。若该子串长度不足 k,则反转整个子串。
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class Solution { public: string reverseStr(string s, int k) { int len_s = s.size(); for(int i=0;i<len_s;i+=2*k){ if(i+k<=len_s){ reverse(s.begin()+i,s.begin()+i+k); }else{ reverse(s.begin()+i,s.end()); } } return s; } };
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时间复杂度:O(n),其中 n 是字符串 s 的长度。空间复杂度:O(1) 或 O(n),取决于使用的语言中字符串类型的性质。如果字符串是可修改的,那么我们可以直接在原字符串上修改,空间复杂度为 O(1),否则需要使用 O(n) 的空间将字符串临时转换为可以修改的数据结构(例如数组),空间复杂度为 O(n)。
题目:替换空格
- 请实现一个函数,把字符串
s
中的每个空格替换成"%20"。
题解
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如果想把这道题目做到极致,就不要只用额外的辅助空间了!首先扩充数组到每个空格替换成"%20"之后的大小。然后从后向前替换空格,也就是双指针法,过程如下:i指向新长度的末尾,j指向旧长度的末尾。
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在 C++ 语言中, string 被设计成「可变」的类型,因此可以在不新建字符串的情况下实现原地修改。由于需要将空格替换为 “%20” ,字符串的总字符数增加,因此需要扩展原字符串 s 的长度,计算公式为:
新字符串长度 = 原字符串长度 + 2 * 空格个数
。-
初始化:空格数量
count
,字符串s
的长度len
; -
统计空格数量:遍历
s
,遇空格则count++
; -
修改
s
长度:添加完 “%20” 后的字符串长度应为len + 2 * count
; -
倒序遍历修改:
i
指向原字符串尾部元素,j
指向新字符串尾部元素;当i = j
时跳出(代表左方已没有空格,无需继续遍历);-
当
s[i]
不为空格时:执行s[j] = s[i]
; -
当
s[i]
为空格时:将字符串闭区间[j-2, j]
的元素修改为 “%20” ;由于修改了 3 个元素,因此需要j -= 2
;
-
-
返回值:已修改的字符串
s
;
-
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class Solution { public: string replaceSpace(string s) { int count_space = 0; int len_s=s.size(); for(int i=0;i<s.size();i++){ if(s[i]==' ')count_space++; } s.resize(len_s+2*count_space); for(int i=len_s-1,j=s.size()-1;i<j;i--,j--){ if(s[i]==' '){ s[j]='0'; s[j-1]='2'; s[j-2]='%'; j-=2; }else{ s[j]=s[i]; } } return s; } };
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时间复杂度 O(N): 遍历统计、遍历修改皆使用 O(N) 时间。空间复杂度 O(1): 由于是原地扩展
s
长度,因此使用 O(1) 额外空间。
题目:反转字符串中的单词
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给你一个字符串
s
,请你反转字符串中 单词 的顺序。单词 是由非空格字符组成的字符串。s
中使用至少一个空格将字符串中的 单词 分隔开。返回 单词 顺序颠倒且 单词 之间用单个空格连接的结果字符串。注意:输入字符串s
中可能会存在前导空格、尾随空格或者单词间的多个空格。返回的结果字符串中,单词间应当仅用单个空格分隔,且不包含任何额外的空格。 -
输入: " hello world! " ;输出: “world! hello” ;
- 解释: 输入字符串可以在前面或者后面包含多余的空格,但是反转后的字符不能包括。
题解
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我们也可以不使用语言中的 API,而是自己编写对应的函数。在不同语言中,这些函数实现是不一样的,主要的差别是有些语言的字符串不可变(如 Java 和 Python),有些语言的字符串可变(如 C++)。
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想一下,我们将整个字符串都反转过来,那么单词的顺序指定是倒序了,只不过单词本身也倒序了,那么再把单词反转一下,单词不就正过来了。所以解题思路如下:
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移除多余空格:逻辑很简单,从前向后遍历,遇到空格了就erase。如果不仔细琢磨一下erase的时间复杂度,还以为以上的代码是O(n)的时间复杂度呢。想一下真正的时间复杂度是多少,一个erase本来就是O(n)的操作。erase操作上面还套了一个for循环,那么代码移除冗余空格的代码时间复杂度为 O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)。那么使用双指针法来去移除空格,最后resize(重新设置)一下字符串的大小,就可以做到O(n)的时间复杂度。
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将整个字符串反转
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将每个单词反转
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// class Solution { // public: // void reverseStr(string& s,int start,int end){ // for(int i=start,j=end;i<j;i++,j--){ // swap(s[i],s[j]); // } // } // void removeSomeSpace(string& s){ // int slow=0; // for(int i=0;i<s.size();i++){ // if(s[i]==' '){ // if(slow!=0)//手动控制空格,给单词之间添加空格。 // //slow != 0说明不是第一个单词,需要在单词前添加空格。 // s[slow++]=' '; // while(i<s.size()&&s[i]!=' '){ // s[slow++]=s[i++]; // } // } // } // s.resize(slow); // } // string reverseWords(string s) { // removeSomeSpace(s); // reverseStr(s,0,s.size()-1); // int start=0; // for(int i=0;i<=s.size();i++){ // if(i==s.size()||s[i]==' '){ // reverseStr(s,start,i-1); // start=i+1; // } // } // return s; // } // }; class Solution { public: void reverse(string& s, int start, int end){ //翻转,区间写法:左闭右闭 [] for (int i = start, j = end; i < j; i++, j--) { swap(s[i], s[j]); } } void removeExtraSpaces(string& s) { //去除所有空格并在相邻单词之间添加空格, 快慢指针。 int slow = 0; //整体思想参考https://programmercarl.com/0027.移除元素.html for (int i = 0; i < s.size(); ++i) { // if (s[i] != ' ') { //遇到非空格就处理,即删除所有空格。 if (slow != 0) s[slow++] = ' '; //手动控制空格,给单词之间添加空格。slow != 0说明不是第一个单词,需要在单词前添加空格。 while (i < s.size() && s[i] != ' ') { //补上该单词,遇到空格说明单词结束。 s[slow++] = s[i++]; } } } s.resize(slow); //slow的大小即为去除多余空格后的大小。 } string reverseWords(string s) { removeExtraSpaces(s); //去除多余空格,保证单词之间之只有一个空格,且字符串首尾没空格。 reverse(s, 0, s.size() - 1); int start = 0; //removeExtraSpaces后保证第一个单词的开始下标一定是0。 for (int i = 0; i <= s.size(); ++i) { if (i == s.size() || s[i] == ' ') { //到达空格或者串尾,说明一个单词结束。进行翻转。 reverse(s, start, i - 1); //翻转,注意是左闭右闭 []的翻转。 start = i + 1; //更新下一个单词的开始下标start } } return s; } };