深入浅出经典面试题之——反转字符串
深入浅出经典面试题之——反转字符串
前言
如今无论大小公司，都喜欢出一些算法题来测试面试者的算法功底或者说是计算机功底。而如今Android和Java把很多方法都封装成API了，导致我们写代码往往只是调调API，没有深入了解过一些功能的底层算法实现。因此，研究算法一是能在面试中正确快速的解决算法题，而是能提高我们的编程功底，更好地编写出高效稳健的代码。
今天，我们研究的是——反转字符串。
//输入一个字符串，输出它的倒序字符串，注意不能使用系统提供的API
input: Hello
output: olleH
几种解法
string: Hello
length: 5
0 1 2 3 4
before: H e l l o
after: o l l e H
index sum
0: H--->o 0-->4 4
1: e--->l 1-->3 4
2: l--->l 2-->2 4
...
分析字符串反转前后的规律可知:
两个反转字符串字符的下标之和为字符串长度-1.
1.使用数组
最常规的解法，也是我们在面试的时候最容易想到的一种方法。
具体思路是:
* 将字符串转换为char数组
* 遍历循环给char数组赋值
编码实现：
public static String strReverseWithArray(String string){
if(string==null||string.length()==0)return string;
int length = string.length();
char [] array = string.toCharArray();
for(int i = 0;i<length;i++){
array[i] = string.charAt(length-1-i);
}
return new String(array);
}
优化：
分析上一种解法，循环遍历时，我们不需要循环这么多次。每次循环的时候，我们应该直接给前、后位置都赋值。
编码实现:
public static String strReverseWithArray2(String string){
if(string==null||string.length()==0)return string;
int length = string.length();
char [] array = string.toCharArray();
for(int i = 0;i<length/2;i++){
array[i] = string.charAt(length-1-i);
array[length-1-i] = string.charAt(i);
}
return new String(array);
}
2.使用栈
我们都知道，栈有"后进先出(LIFO)"的特点。这一特点刚好用于反转字符串。
具体思路是:
- 将字符串转换为char数组
- 将char数组中的字符依次压入栈中
- 将栈中的字符依次弹出赋值给char数组
编码实现：
public static String strReverseWithStack(String string){
if(string==null||string.length()==0)return string;
Stack<Character> stringStack = new Stack<>();
char [] array = string.toCharArray();
for(Character c:array){
stringStack.push(c);
}
int length = string.length();
for(int i= 0;i<length;i++){
array[i] = stringStack.pop();
}
return new String(array);
}
3.逆序遍历
仔细观察会发现，反转字符串实际上是逆序输出字符串中的字符。
具体思路是:
- 逆序遍历字符串中的字符，并将它依次添加到StringBuilder中
编码实现：
public static String strReverseWithReverseLoop(String string){
if(string==null||string.length()==0)return string;
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for(int i = string.length()-1;i>=0;i--){
sb.append(string.charAt(i));
}
return sb.toString();
}
4.使用位运算
计算机的数据流本质上都是0，1二进制数据。字符串也是一样。而二进制数据的处理往往是通过位运算来实现的。位操作有:与，或，非，异或。
对位运算有过了解的应该知道，使用异或操作能实现交换两个变量的值而不引入第三个变量。
实现原理:
- 首先介绍异或操作
异或操作: 当两两数值相同为否，而数值不同为真。写作A^B
A B A^B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
0 1 0
- 使用异或操作交换数值
两个数异或的结果再与其中一个数异或的结果是另外一个数
这涉及到了离散数学中的异或的性质:
1.交换律:A^B=B^A
2.结合律: A^(B^C)=(A^B)^C
3.恒等律:X^0=0
4.归零律:X^X=0
5.自反：A^B^B = A^0=A
根据以上性质:
A=A^B
B=A^B
A=A^B
通过以上三步，能实现在程序中交换两个变量的数值的目标。
- 使用异或操作交换字符值
before:"Hello"
after: "olleH"
index: 0 1 2 3 4
char : H e l l o
ASCII: 72 101 108 108 111
以第0个字符和第4个字符交换为例:
交换前:
array[0]=1001000
array[4]=1101111
交换:
array[0]=array[0]^array[4]=0100111
array[4]=array[4]^array[0]=1001000
array[0]=array[0]^array[4]=1101111
交换后:
array[0]=1101111--->111-->o
array[4]=1001000--->72--->H
编码实现：
public static String strReverseWithXor(String string){
if(string==null||string.length()==0)return string;
char [] array =string.toCharArray();
int length = string.length()-1;
for(int i =0;i<length;i++,length--){
array[i]^=array[length];
array[length]^=array[i];
array[i]^=array[length];
}
return new String(array);
}
5.使用递归
当我们反转字符串的时候，脑海里想的就是从首尾两端依次交换直到到达中间位置。当我们在反转某个字符时，剩下的字符串也是一个反转字符串的过程。这样，我们就能用递归的方法来实现反转字符串的目的。
具体思路是:
- 找出递归结束的临界条件
- 对针对于临界条件的不同的值做出不同的处理
编码实现：
public static String strReverseWithRecursive(String string){
if(string==null||string.length()==0)return string;
int length = string.length();
if(length==1){
return string;
}else{
return strReverseWithRecursive(string.substring(1))+string.charAt(0);
}
}
