[leetcode刷题笔记] 反转字符串

• 题目地址： https://leetcode-cn.com/problems/reverse-string/
• 题目内容： 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 char[] 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。 你可以假设数组中的所有字符都是 ASCII 码表中的可打印字符。

示例：

1. 输入：[“h”,“e”,“l”,“l”,“o”]
   输出：[“o”,“l”,“l”,“e”,“h”]
2. 输入：[“H”,“a”,“n”,“n”,“a”,“h”]
   输出：[“h”,“a”,“n”,“n”,“a”,“H”]

该题要求要原地修改输入数组，并且采用O(1)的额外空间，这就意味着不能用新的数组进行逆索引的方式解决，可以考虑的有双向指针，一个指向数组的头部，一个指向尾部，交换头部和尾部的元素后，随后更新这两个指针即可。数组长度有两种可能，奇数长度或者偶数长度，如果是偶数长度，则刚好能更新到left = right-1这情况（该情况下还能正常的交换，下一个时刻是left-1 = right，应该退出交换元素的过程了），如果是奇数，则会更新到left = right的情况，无论是left-1 = right还是left = right，都符合在left >= right的情况下退出元素交换，根据这个，我们可以写出程序：

class Solution {
public:
    void reverseString(vector<char>& s) {
        int left = 0, right = s.size()-1;
        while (left < right){
            char tmp = s[left];
            s[left] = s[right];
            s[right] = tmp;
            left++;
            right--;
        }
    }
};

这个逻辑是对的，但是速度还不够快，LeetCode上有个更快的例子为：

class Solution {
public:
    void reverseString(vector<char>& s) {
       	int left, right;
       	for (left = 0, right = s.size()-1;left < right;left++,right--){
       		swap(s[left], s[right]);
       	}
};

其优点有：

1. 采用标准库函数std::swap()进行元素交换，效率更高，避免了显式地进行中间变量的声明。

当然，我们也可以写出递归版本的代码，如：

class Solution {
public:
	void helper(vector<char> &s, int left, int right){
		if (left < right){
			swap(s[left], s[right]);
            helper(s, left+1, right-1);
		}
	}
	
    void reverseString(vector<char>& s) {
        helper(s, 0, s.size()-1);
    }
};

递归版本的时间复杂度和迭代版本的一样，同为$\mathcal{O}(n)$，但是空间复杂度却是$\mathcal{O}(n)$,因为递归需要利用程序栈储存中间变量（比如参数传递时候的left+1和right-1变量），导致了内存的浪费。

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容易产生的问题：

1. 在进行指针声明时，避免声明成无符号的类型unsigned int，无符号类型在进行减法right-1时，如果是空输入字符串，则s.size() = 0，减一就溢出了，导致bug。
2. 在递归版本中，swap(s, left+1, right-1)可以写成swap(s,++left, --right)， 但是不能写成swap(s, left++, right--)，因为后者是先把left, right的变量值给函数使用后，再进行增加减少，这个和我们的预期不一致。