数组倒置算法扩展

问题：如何把字符串 “We are the world” 转成 “world the are we” ？如果最多只能用两个额外的变量又该如何实现这样的转换？

分析：1.把字符串转成字符数组，然后对字符数组进行操作。

         2.选择倒置字符数组的方法：用一个临时变量来交换两个字符；如果元素整数可以利用 A=A+B, B=A-B, A=A-B 方式来交换元素。

         3.根据数组中首尾字符的位置来倒置它们之间的字符。

         4.优化方法：减少循环的次数，减少变量的个数。

C#代码：

using System.Linq;

namespace MyTest
{
    /// <summary>
    /// 用最少的变量和最高的效率实现：
    /// 把"we are the world"倒置成"world the are we"
    /// </summary>
    public class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //待处理的字符串
            string myStr = "we are the world";

            System.Console.WriteLine("原始字符串：{0}", myStr);
            System.Console.WriteLine("改进方法的处理结果：{0}", ReverseArray(myStr.ToArray()));

            System.Console.ReadKey();
        }

        /// <summary>
        /// 倒置字符数组，改进后的方法
        /// 改进地方：
        /// 1.只利用两个额外的变量：start 和 end
        /// 2.最多两层循环
        /// </summary>
        /// <param name="array">被倒置的字符数组</param>
        /// <returns>倒置后的字符数组</returns>
        static string ReverseArray(char[] array)
        {
            //第一步：把整个字符数组倒置
            ReverseArrayEmlement(array, 0, array.Length - 1);

            //第二步：依次倒置字符数组中的某个单词（不包括最后一个单词）
            //记录某个单词的起始位置
            int wordStartPosition = 0;
            for (int wordEndPosition = 0; wordEndPosition < array.Length; wordEndPosition++)
            {
                if (array[wordEndPosition] == ' ')
                {
                    ReverseArrayEmlement(array, wordStartPosition, wordEndPosition - 1);
                    wordStartPosition = wordEndPosition + 1;
                }
            }

            //第三步：倒置字符数组中的最后一个单词
            for (int wordEndPosition = array.Length - 1; wordEndPosition > 0; wordEndPosition--)
            {
                if (array[wordEndPosition] == ' ')
                {
                    ReverseArrayEmlement(array, wordEndPosition + 1, array.Length - 1);
                    break;
                }
            }

            //返回字符串
            return new string(array);
        }

        /// <summary>
        /// 倒置字符数组中，起始位置和结束位置之间的字符
        /// </summary>
        /// <param name="localArray">字符数组</param>
        /// <param name="startPosition">起始位置</param>
        /// <param name="endPosition">结束位置</param>
        static void ReverseArrayEmlement(char[] localArray, int startPosition, int endPosition)
        {
            // 注意：(startPosition + endPosition) / 2 + 1 这里必须+1，不然最中间位置的两个元素就没有交换了  
            // 1.利用辅助变量，依次交换数组中的头尾元素（优点：数组元素类型可以为任意类型，缺点：需要额外存储空间）
            char temp = ' ';
            for (int i = startPosition; i < (startPosition + endPosition) / 2 + 1; i++)
            {
                temp = localArray[i];
                localArray[i] = localArray[startPosition + endPosition - i];
                localArray[startPosition + endPosition - i] = temp;
            }

            // 2.结合整数运算规则，依次交换数组中的头尾元素（优点：不需要任何额外空间，缺点：数组元素类型只能是整数类型）            
            for (int i = startPosition; i < (startPosition + endPosition) / 2 + 1; i++)
            {
                //交换两个整型变量的思路： a = a + b, b = a - b, a = a - b
                //注意：当 a=b 时，该方法就会出错，把 a 变成 0 了
                if (i != startPosition + endPosition - i)
                {
                    localArray[i] = (char)(localArray[i] + localArray[startPosition + endPosition - i]);
                    localArray[startPosition + endPosition - i] = (char)(localArray[i] - localArray[startPosition + endPosition - i]);
                    localArray[i] = (char)(localArray[i] - localArray[startPosition + endPosition - i]);
                }
            }

            // 3.模拟移位操作，每次交换数组元素后都移动整个数组（优点：可以通过移位来实现字符串的倒置，缺点：需要额外空间、移位操作在数组中好像无法实现）
            char temp1 = ' ';
            for (int i = startPosition; i < endPosition + 1; i++)
            {
                temp1 = localArray[endPosition];
                for (int j = 0; j < endPosition - i; j++)
                {
                    localArray[endPosition - j] = localArray[endPosition - j - 1];
                }
                localArray[i] = temp1;
            }
        }
    }
}