【算法刷题之字符串篇】

1.leetcode-344. 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。

（1）方法：双指针

1.将 left 指向字符数组首元素，right 指向字符数组尾元素。

2.当 left < right：

交换 s[left] 和 s[right]；

3.left 指针右移一位，即 left = left + 1；

4.right 指针左移一位，即 right = right - 1。

5.当 left >= right，反转结束，返回字符数组即可。

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

2.leetcode-541. 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。

（1）方法一：模拟

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。

class Solution {
public:
    string reverseStr(string s, int k) {
        int n = s.length();
        for (int i = 0; i < n; i += 2 * k) {
            reverse(s.begin() + i, s.begin() + min(i + k, n));
        }
        return s;
    }
};

（2）方法二：双指针

class Solution {
public:
    void reverse1(string& s,int i,int j)
    {
        int prev=i;
        int end=j;
        while(prev<end)
        {
            swap(s[prev],s[end]);
            prev++;
            end--;
        }
    }
    string reverseStr(string s, int k) {
        int n=s.size();
       for (int i = 0; i < s.size(); i += 2 * k)
        {
            int mini=min(i+k-1,n-1);
            reverse1(s,i,mini);
        }
        return s;
    }
};

3.leetcode-剑指 Offer 05. 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"。

（1）方法一：遍历字符串

1.创建一个空字符串ans，用于存储替换空格字符后的结果。

2.对于字符串s中的每个字符a，进行以下判断：

3.如果字符a是空格字符（即a==’ '），则在ans字符串中依次添加字符 ‘%’、‘2’、‘0’。这相当于用"%20"来替换每个空格字符。

4.如果字符a不是空格字符，则直接将字符a添加到ans字符串中。

5.循环结束后，将得到的ans字符串作为结果进行返回。

class Solution {
public:
    string replaceSpace(string s) {
        string ans;
        for(auto& a:s)
        {
            if(a==' ')
            {
                ans.push_back('%');
                ans.push_back('2');
                ans.push_back('0');
            }
            else
            {
                ans.push_back(a);
            }
        }
        return ans;
    }
};

（2）方法二：数组填充

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。

class Solution {
public:
    string replaceSpace(string s) {
        int count = 0; // 统计空格的个数
        int sOldSize = s.size();
        for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
            if (s[i] == ' ') {
                count++;
            }
        }
        // 扩充字符串s的大小，也就是每个空格替换成"%20"之后的大小
        s.resize(s.size() + count * 2);
        int sNewSize = s.size();
        // 从后先前将空格替换为"%20"
        for (int i = sNewSize - 1, j = sOldSize - 1; j < i; i--, j--) {
            if (s[j] != ' ') {
                s[i] = s[j];
            } else {
                s[i] = '0';
                s[i - 1] = '2';
                s[i - 2] = '%';
                i -= 2;
            }
        }
        return s;
    }
};

4.leetcode-151. 反转字符串中的单词

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。

（1）方法一：栈模拟

1.创建一个栈 s1 用于存储每个单词。

2.创建一个空字符串 word 用于暂存每个单词。

3.创建一个空字符串 result 用于存储最终的翻转结果。

4.对于字符串s中的每个字符a，进行以下判断：

*如果字符a不是空格字符（即a != ’ ')，说明当前字符属于一个单词的一部分，则将其添加到 word 字符串中。

*如果字符a是空格字符，并且 word 字符串非空，说明一个完整单词结束了，将 word 字符串压入栈 s1 中，并重置 word 为空字符串。

*如果循环结束后，word 不为空，说明最后一个单词还未压入栈中，所以将它压入栈 s1 中。

5.当栈 s1 非空时，依次将栈顶的单词弹出并添加到 result 字符串的末尾，并附加一个空格。

6.如果 result 非空，那么最后一个字符是多余的空格，所以将它从 result 中移除。

7.将最终的结果 result 返回。

class Solution {
public:
    string reverseWords(string s) {
        stack<string> s1;
        string word;
        string result;
        for(auto& a:s)
        {
            if(a!=' ')
            {
                word+=a;
            }
            else if(a==' '&&!word.empty())
            {
                s1.push(word);
                word="";
            }
        }
        if(!word.empty())
        {
            s1.push(word);
        }
        while(!s1.empty())
        {
            result+=s1.top()+' ';
            s1.pop();
        }
        if(!result.empty())
        {
            result.pop_back();
        }
        return result;
    }
};

（2）方法二：双指针

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。

void removeExtraSpaces(string& s) {
    int slowIndex = 0, fastIndex = 0; // 定义快指针，慢指针
    // 去掉字符串前面的空格
    while (s.size() > 0 && fastIndex < s.size() && s[fastIndex] == ' ') {
        fastIndex++;
    }
    for (; fastIndex < s.size(); fastIndex++) {
        // 去掉字符串中间部分的冗余空格
        if (fastIndex - 1 > 0
                && s[fastIndex - 1] == s[fastIndex]
                && s[fastIndex] == ' ') {
            continue;
        } else {
            s[slowIndex++] = s[fastIndex];
        }
    }
    if (slowIndex - 1 > 0 && s[slowIndex - 1] == ' ') { // 去掉字符串末尾的空格
        s.resize(slowIndex - 1);
    } else {
        s.resize(slowIndex); // 重新设置字符串大小
    }
}

有的同学可能发现用erase来移除空格，在leetcode上性能也还行。主要是以下几点；：

leetcode上的测试集里，字符串的长度不够长，如果足够长，性能差距会非常明显。
leetcode的测程序耗时不是很准确的。
版本一的代码是一般的思考过程，就是 先移除字符串前的空格，再移除中间的，再移除后面部分。

不过其实还可以优化，这部分和27.移除元素 (opens new window)的逻辑是一样一样的，本题是移除空格，而 27.移除元素 就是移除元素。

所以代码可以写的很精简，大家可以看 如下 代码 removeExtraSpaces 函数的实现：

// 版本二 
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。
}

还要实现反转字符串的功能，支持反转字符串子区间，这个实现我们分别在344.反转字符串 (opens new window)和541.反转字符串II (opens new window)里已经讲过了。

代码如下：

// 反转字符串s中左闭右闭的区间[start, end]
void reverse(string& s, int start, int end) {
    for (int i = start, j = end; i < j; i++, j--) {
        swap(s[i], s[j]);
    }
}

整体代码如下：

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;
    }
};

5.leetcode-剑指 Offer 58 - II. 左旋转字符串

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"。

（1）方法一：模拟

class Solution {
public:
    string reverseLeftWords(string s, int n) {
        reverse(s.begin(), s.begin() + n);
        reverse(s.begin() + n, s.end());
        reverse(s.begin(), s.end());
        return s;
    }
};

（2）方法二：string函数

class Solution {
public:
    string reverseLeftWords(string s, int n) {
        s.append(s.substr(0,n));
        s.erase(s.begin(),s.begin()+n);
        return s;
    }
};

6.leetcode-459. 重复的子字符串

给定一个非空的字符串 s ，检查是否可以通过由它的一个子串重复多次构成。

（1）方法一：枚举

1.首先获取字符串s的长度，用变量n表示。

2.通过遍历的方式尝试找到可能的重复子字符串的长度。从1开始遍历到n的一半（i*2<=n），以保证子字符串的长度不超过原字符串的一半。

3.当找到一个可能的重复子字符串长度i后，判断原字符串是否可以被i整除（即n%i==0），如果可以整除，则继续判断是否存在重复子字符串的情况。

4.进入内层循环，从第i个字符开始遍历到字符串末尾。对于每个位置 j，检查当前位置字符s[j]是否与距离i个位置之前的字符s[j-i]相等，如果不相等，则说明不是重复子字符串。

5.如果内层循环完全遍历，并且没有发现不匹配的情况，则标记变量match为true，表示存在重复子字符串，并立即返回true。

6.如果外层循环结束，仍没有返回true，则说明不存在重复子字符串，返回false。

class Solution {
public:
    bool repeatedSubstringPattern(string s) {
        int n=s.size();
        for(int i=1;i*2<=n;++i)
        {
            if(n%i==0)
            {
                bool match=true;
                for(int j=i;j<n;++j)
                {
                    if(s[j]!=s[j-i])
                    {
                        match=false;
                        break;
                    }
                }
                if(match)
            {
                return true;
            }
            }
        }
        return false;
    }
};

（2）方法二：字符串匹配

1.将原字符串s与自身进行拼接，得到一个新的字符串。例如，如果s是"abc"，那么(s + s)的结果是"abcabc"。

2.使用字符串的find函数来在拼接后的字符串中查找原字符串s的第一个出现位置。函数的参数为要查找的子字符串s和搜索起始位置为1（即从第二个字符开始搜索）。

3.将查找结果与原字符串s的大小进行比较。如果二者相等，表示在拼接后的字符串中，只有一个出现位置，即没有重复的子字符串。如果不相等，表示在拼接后的字符串中存在多个子字符串的出现位置，即存在重复的子字符串。

4.根据比较结果，如果存在重复的子字符串，则返回true；否则，返回false。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-690081.html

class Solution {
public:
    bool repeatedSubstringPattern(string s) {
        return (s + s).find(s, 1) != s.size();
    }
};

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