代码随想录 反转字符串(LeetCode 344) ，反转字符串II(LeetCode 541)，替换空格(剑指offer 05)，翻转字符串里的单词(leetCode 151)和左旋转字符串(剑指Offer58)

反转字符串

题目

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。

示例 1：
输入：["h","e","l","l","o"]
输出：["o","l","l","e","h"]

示例 2：
输入：["H","a","n","n","a","h"]
输出：["h","a","n","n","a","H"]

题目链接

思路

class Solution {
    public void reverseString(char[] s) {
        int l = 0;
        int r = s.length - 1;
        while (l < r) {
            s[l] ^= s[r];  //构造 a ^ b 的结果，并放在 a 中
            s[r] ^= s[l];  //将 a ^ b 这一结果再 ^ b ，存入b中，此时 b = a, a = a ^ b
            s[l] ^= s[r];  //a ^ b 的结果再 ^ a ，存入 a 中，此时 b = a, a = b 完成交换
            l++;
            r--;
        }
    }
}

反转字符串II

题目

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 个字符中的前 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。

示例:
输入: s = "abcdefg", k = 2
输出: "bacdfeg"

题目链接

思路

//解法一
class Solution {
    public String reverseStr(String s, int k) {
        StringBuffer res = new StringBuffer();
        int length = s.length();
        int start = 0;
        while (start < length) {
            // 找到k处和2k处
            StringBuffer temp = new StringBuffer();
            // 与length进行判断，如果大于length了，那就将其置为length
            int firstK = (start + k > length) ? length : start + k;
            int secondK = (start + (2 * k) > length) ? length : start + (2 * k);

            //无论start所处位置，至少会反转一次
            temp.append(s.substring(start, firstK));
            res.append(temp.reverse());

            // 如果firstK到secondK之间有元素，这些元素直接放入res里即可。
            if (firstK < secondK) { //此时剩余长度一定大于k。
                res.append(s.substring(firstK, secondK));
            }
            start += (2 * k);
        }
        return res.toString();
    }
}

//解法二（似乎更容易理解点）
//题目的意思其实概括为 每隔2k个反转前k个，尾数不够k个时候全部反转
class Solution {
    public String reverseStr(String s, int k) {
        char[] ch = s.toCharArray();
        for(int i = 0; i < ch.length; i += 2 * k){
            int start = i;
            //这里是判断尾数够不够k个来取决end指针的位置
            int end = Math.min(ch.length - 1, start + k - 1);
            //用异或运算反转 
            while(start < end){
                ch[start] ^= ch[end];
                ch[end] ^= ch[start];
                ch[start] ^= ch[end];
                start++;
                end--;
            }
        }
        return new String(ch);
    }
}

// 解法3
class Solution {
    public String reverseStr(String s, int k) {
        char[] ch = s.toCharArray();
        // 1. 每隔 2k 个字符的前 k 个字符进行反转
        for (int i = 0; i< ch.length; i += 2 * k) {
            // 2. 剩余字符小于 2k 但大于或等于 k 个，则反转前 k 个字符
            if (i + k <= ch.length) {
                reverse(ch, i, i + k -1);
                continue;
            }
            // 3. 剩余字符少于 k 个，则将剩余字符全部反转
            reverse(ch, i, ch.length - 1);
        }
        return  new String(ch);

    }
    // 定义翻转函数
    public void reverse(char[] ch, int i, int j) {
    for (; i < j; i++, j--) {
        char temp  = ch[i];
        ch[i] = ch[j];
        ch[j] = temp;
    }

    }
}

替换空格

题目

请实现一个函数，把字符串 s 中的每个空格替换成"%20"。

示例 1： 输入：s = "We are happy."
输出："We%20are%20happy."

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思路

一般解法（内存占用多)

//使用一个新的对象，复制 str，复制的过程对其判断，是空格则替换，否则直接复制，类似于数组复制
public static String replaceSpace(StringBuffer str) {
        if (str == null) {
            return null;
        }
		//选用 StringBuilder 单线程使用，比较快，选不选都行
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
		//使用 sb 逐个复制 str ，碰到空格则替换，否则直接复制
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
		//str.charAt(i) 为 char 类型，为了比较需要将其转为和 " " 相同的字符串类型
        //if (" ".equals(String.valueOf(str.charAt(i)))){
            if (s.charAt(i) == ' ') {
                sb.append("%20");
            } else {
                sb.append(str.charAt(i));
            }
        }
        return sb.toString();
    }

双指针法

public String replaceSpace(String s) {
    if(s == null || s.length() == 0){
        return s;
    }
    //扩充空间，空格数量2倍
    StringBuilder str = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
        if(s.charAt(i) == ' '){
            str.append("  ");
        }
    }
    //若是没有空格直接返回
    if(str.length() == 0){
        return s;
    }
    //有空格情况 定义两个指针
    int left = s.length() - 1;//左指针：指向原始字符串最后一个位置
    s += str.toString();
    int right = s.length()-1;//右指针：指向扩展字符串的最后一个位置
    char[] chars = s.toCharArray();
    while(left>=0){
        if(chars[left] == ' '){
            chars[right--] = '0';
            chars[right--] = '2';
            chars[right] = '%';
        }else{
            chars[right] = chars[left];
        }
        left--;
        right--;
    }
    return new String(chars);
}

翻转字符串里的单词

题目

给定一个字符串，逐个翻转字符串中的每个单词。

示例 1：
输入: "the sky is blue"
输出: "blue is sky the"

示例 2：
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。

示例 3：
输入: "a good   example"
输出: "example good a"
解释: 如果两个单词间有多余的空格，将反转后单词间的空格减少到只含一个。

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思路

1.一般解法

class Solution {
   /**
     * 不使用Java内置方法实现
     * <p>
     * 1.去除首尾以及中间多余空格
     * 2.反转整个字符串
     * 3.反转各个单词
     */
    public String reverseWords(String s) {
        // System.out.println("ReverseWords.reverseWords2() called with: s = [" + s + "]");
        // 1.去除首尾以及中间多余空格
        StringBuilder sb = removeSpace(s);
        // 2.反转整个字符串
        reverseString(sb, 0, sb.length() - 1);
        // 3.反转各个单词
        reverseEachWord(sb);
        return sb.toString();
    }

    private StringBuilder removeSpace(String s) {
        // System.out.println("ReverseWords.removeSpace() called with: s = [" + s + "]");
        int start = 0;
        int end = s.length() - 1;
        while (s.charAt(start) == ' ') start++;
        while (s.charAt(end) == ' ') end--;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (start <= end) {
            char c = s.charAt(start);
            if (c != ' ' || sb.charAt(sb.length() - 1) != ' ') {
                sb.append(c);
            }
            start++;
        }
        // System.out.println("ReverseWords.removeSpace returned: sb = [" + sb + "]");
        return sb;
    }

    /**
     * 反转字符串指定区间[start, end]的字符
     */
    public void reverseString(StringBuilder sb, int start, int end) {
        // System.out.println("ReverseWords.reverseString() called with: sb = [" + sb + "], start = [" + start + "], end = [" + end + "]");
        while (start < end) {
            char temp = sb.charAt(start);
            sb.setCharAt(start, sb.charAt(end));
            sb.setCharAt(end, temp);
            start++;
            end--;
        }
        // System.out.println("ReverseWords.reverseString returned: sb = [" + sb + "]");
    }

    private void reverseEachWord(StringBuilder sb) {
        int start = 0;
        int end = 1;
        int n = sb.length();
        while (start < n) {
            while (end < n && sb.charAt(end) != ' ') {
                end++;
            }
            reverseString(sb, start, end - 1);
            start = end + 1;
            end = start + 1;
        }
    }
}

2.创建新字符数组

//解法二：创建新字符数组填充。时间复杂度O(n)
class Solution {
    public String reverseWords(String s) {
        //源字符数组
        char[] initialArr = s.toCharArray();
        //新字符数组
        char[] newArr = new char[initialArr.length+1];//下面循环添加"单词 "，最终末尾的空格不会返回
        int newArrPos = 0;
        //i来进行整体对源字符数组从后往前遍历
        int i = initialArr.length-1;
        while(i>=0){
            while(i>=0 && initialArr[i] == ' '){i--;}  //跳过空格
            //此时i位置是边界或!=空格，先记录当前索引，之后的while用来确定单词的首字母的位置
            int right = i;
            while(i>=0 && initialArr[i] != ' '){i--;} 
            //指定区间单词取出(由于i为首字母的前一位，所以这里+1,)，取出的每组末尾都带有一个空格
            for (int j = i+1; j <= right; j++) {
                newArr[newArrPos++] = initialArr[j];
                if(j == right){
                    newArr[newArrPos++] = ' ';//空格
                }
            }
        }
        //若是原始字符串没有单词，直接返回空字符串；若是有单词，返回0-末尾空格索引前范围的字符数组(转成String返回)
        if(newArrPos == 0){
            return "";
        }else{
            return new String(newArr,0,newArrPos-1);
        }
    }
}

3.原地翻转

//解法三：双反转+移位，在原始数组上进行反转。空间复杂度O(1)
class Solution {
    /**
     * 思路：
     *	①反转字符串  "the sky is blue " => " eulb si yks eht"
     *	②遍历 " eulb si yks eht"，每次先对某个单词进行反转再移位
     *	   这里以第一个单词进行为演示：" eulb si yks eht" ==反转=> " blue si yks eht" ==移位=> "blue si yks eht"
     */
    public String reverseWords(String s) {
        //步骤1：字符串整体反转（此时其中的单词也都反转了）
        char[] initialArr = s.toCharArray();
        reverse(initialArr, 0, s.length() - 1);
        int k = 0;
        for (int i = 0; i < initialArr.length; i++) {
            if (initialArr[i] == ' ') {
                continue;
            }
            int tempCur = i;
            while (i < initialArr.length && initialArr[i] != ' ') {
                i++;
            }
            for (int j = tempCur; j < i; j++) {
                if (j == tempCur) { //步骤二：二次反转
                    reverse(initialArr, tempCur, i - 1);//对指定范围字符串进行反转，不反转从后往前遍历一个个填充有问题
                }
                //步骤三：移动操作
                initialArr[k++] = initialArr[j];
                if (j == i - 1) { //遍历结束
                    //避免越界情况，例如=> "asdasd df f"，不加判断最后就会数组越界
                    if (k < initialArr.length) {
                        initialArr[k++] = ' ';
                    }
                }
            }
        }
        if (k == 0) {
            return "";
        } else {
            //参数三：以防出现如"asdasd df f"=>"f df asdasd"正好凑满不需要省略空格情况
            return new String(initialArr, 0, (k == initialArr.length) && (initialArr[k - 1] != ' ') ? k : k - 1);
        }
    }

    public void reverse(char[] chars, int begin, int end) {
        for (int i = begin, j = end; i < j; i++, j--) {
            chars[i] ^= chars[j];
            chars[j] ^= chars[i];
            chars[i] ^= chars[j];
        }
    }
}

左旋转字符串

题目

字符串的左旋转操作是把字符串前面的若干个字符转移到字符串的尾部。请定义一个函数实现字符串左旋转操作的功能。比如，输入字符串"abcdefg"和数字2，该函数将返回左旋转两位得到的结果"cdefgab"。

示例 1：
输入: s = "abcdefg", k = 2
输出: "cdefgab"
示例 2：
输入: s = "lrloseumgh", k = 6
输出: "umghlrlose"

限制：
1 <= k < s.length <= 10000
题目链接

思路

class Solution {
    public String reverseLeftWords(String s, int n) {
        int len=s.length();
        StringBuilder sb=new StringBuilder(s);
        reverseString(sb,0,n-1);
        reverseString(sb,n,len-1);
        return sb.reverse().toString();
    }
     public void reverseString(StringBuilder sb, int start, int end) {
        while (start < end) {
            char temp = sb.charAt(start);
            sb.setCharAt(start, sb.charAt(end));
            sb.setCharAt(end, temp);
            start++;
            end--;
            }
        }
}