【小航的算法日记】字符串

目录

• ​​一、概念​​
• ​​二、模板​​
• ​​三、例题​​

• ​​题：344. 反转字符串​​
• ​​解：​​
• ​​题：541. 反转字符串 II​​
• ​​解：​​
• ​​题：剑指 Offer 05. 替换空格​​
• ​​解：​​
• ​​题：151. 颠倒字符串中的单词​​
• ​​解：​​
• ​​题：剑指 Offer 58 - II. 左旋转字符串​​
• ​​解：​​
• ​​题：28. 实现 strStr()​​
• ​​解：​​
• ​​题：459. 重复的子字符串​​
• ​​解：​​

一、概念

二、模板

交换：

// 通过临时变量
int temp = a;
a = b;
b = temp;

// 通过位运算
a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;

a = a ^ b;
b = b ^ a ^ b = 0 ^ a = a;
a = a ^ b ^ a = b;

三、例题

题：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。

示例 1：

输入：s = ["h","e","l","l","o"]
输出：["o","l","l","e","h"]

示例 2：

输入：s = ["H","a","n","n","a","h"]
输出：["h","a","n","n","a","H"]

提示：

1 <= s.length <= 105
s[i] 都是 ASCII 码表中的可打印字符

解：

解题思路：​​双指针​​

AC代码：

class Solution {
    // 双指针
    public void reverseString(char[] s) {
        for(int i = 0, j = s.length - 1; i < j; ++ i, -- j) {
            // 交换
            char temp = s[i];
            s[i] = s[j];
            s[j] = temp;
        }
    }
}

解题思路：​​通过位运算实现交换​​

AC代码：

class Solution {
    // 双指针
    public void reverseString(char[] s) {
        for(int i = 0, j = s.length - 1; i < j; ++ i, -- j) {
            // 通过位运算交换
            s[i] ^= s[j];
            s[j] ^= s[i];
            s[i] ^= s[j];
        }
    }
}

题：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。

示例 1：

输入：s = "abcdefg", k = 2
输出："bacdfeg"

示例 2：

输入：s = "abcd", k = 2
输出："bacd"

提示：

1 <= s.length <= 104
s 仅由小写英文组成
1 <= k <= 104

解：

解题思路：

AC代码：

class Solution {
    public String reverseStr(String s, int k) {
        char[] ch = s.toCharArray();
        int len = ch.length;
        for(int i = 0; i < len; i += 2*k) {
            if(i + k <= len) {
                reverse(ch, i, i + k);
            } else {
                reverse(ch, i, len);
            }
        }
        return String.valueOf(ch);
    }
    void reverse(char[] ch, int l, int r) {
        for(int i = l, j = r - 1; i < j; ++ i, -- j) {
            swap(ch, i, j);
        }
    }
    void swap(char[] ch, int i, int j) {
        ch[i] ^= ch[j];
        ch[j] ^= ch[i];
        ch[i] ^= ch[j];
    }
}

题：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"。

示例 1：

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

限制：

0 <= s 的长度 <= 10000

解：

解题思路：​​模拟​​

AC代码：

class Solution {
    public String replaceSpace(String s) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for(int i = 0; i < s.length(); ++ i) {
            if(s.charAt(i) == ' ') {
                sb.append("%20");
            } else {
                sb.append(s.charAt(i));
            }
        }
        return sb.toString();
    }
}

题：151. 颠倒字符串中的单词

给你一个字符串 s ，颠倒字符串中 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。

示例 1：

输入：s = "the sky is blue"
输出："blue is sky the"

示例 2：

输入：s = "  hello world  "
输出："world hello"
解释：颠倒后的字符串中不能存在前导空格和尾随空格。

示例 3：

输入：s = "a good   example"
输出："example good a"
解释：如果两个单词间有多余的空格，颠倒后的字符串需要将单词间的空格减少到仅有一个。

提示：

1 <= s.length <= 104
s 包含英文大小写字母、数字和空格 ' '
s 中 至少存在一个 单词

• 进阶：如果字符串在你使用的编程语言中是一种可变数据类型，请尝试使用 O(1) 额外空间复杂度的 原地 解法。

解：

解题思路：

1. 去掉首尾及中间多余的空格
2. 反转整个字符串
3. 反转每个单词

举个例子，源字符串为：​​"the sky is blue "​​

1. 移除多余空格 : “the sky is blue”
2. 字符串反转：“eulb si yks eht”
3. 单词反转：“blue is sky the”

AC代码：

class Solution {
    public String reverseWords(String s) {
        char[] cc = s.toCharArray();
        // 1.去掉首尾及中间多余的空格
        StringBuilder sb = removeSpace(s);
        // 2.反转整个字符串
        reverseString(sb, 0, sb.length() - 1);
        // 3.反转每个单词
        reverseEachWord(sb);
        return sb.toString();
    }
    StringBuilder removeSpace(String 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);
            // 'ab' + 'a' || 'ab' + ' '
            if(c != ' ' || sb.charAt(sb.length() - 1) != ' ') {
                sb.append(c);
            }
            start ++;
        }
        return sb;
    }
    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 --;
        }
    }
    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;
        }
    }
}

题：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"。

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

解：

解题思路：局部反转 + 整体反转

AC代码：

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

题：28. 实现 strStr()

实现 strStr() 函数。

给你两个字符串 haystack 和 needle ，请你在 haystack 字符串中找出 needle 字符串出现的第一个位置（下标从 0 开始）。如果不存在，则返回 -1 。

说明：

• 当 needle 是空字符串时，我们应当返回什么值呢？这是一个在面试中很好的问题。
• 对于本题而言，当 needle 是空字符串时我们应当返回 0 。这与 C 语言的 strstr() 以及 Java 的 indexOf() 定义相符。

示例 1：

输入：haystack = "hello", needle = "ll"
输出：2

示例 2：

输入：haystack = "aaaaa", needle = "bba"
输出：-1

提示：

1 <= haystack.length, needle.length <= 104
haystack 和 needle 仅由小写英文字符组成

解：

解题思路：​​KMP​​

AC代码：

class Solution {
    public int strStr(String h, String n) {
        // 构建next数组
        int n_len = n.length();
        int[] next = new int[n_len];
        next[0] = -1; // 1.初始化 => 统一减1
        for(int j = -1, i = 1; i < n_len; ++ i) {
            // 2.不相等 => j回退
            while(j >= 0 && n.charAt(i) != n.charAt(j + 1)) j = next[j];
            // 3.相等
            if(n.charAt(i) == n.charAt(j + 1)) j ++;
            // 4.next赋值
            next[i] = j; 
        }
        // KMP匹配
        int h_len = h.length(); // 1.初始化
        for(int j = -1, i = 0; i < h_len; ++ i) {
            // 2.不相等 => j回退
            while(j >= 0 && h.charAt(i) != n.charAt(j + 1)) j = next[j];
            // 3.相等
            if(h.charAt(i) == n.charAt(j + 1)) j ++;
            // 4.匹配结束
            if(j == n_len - 1) return i - j; // 即 i - n_len + 1
        }
        return -1;
    }
}

题：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。

示例 1:

输入: s = "abab"
输出: true
解释: 可由子串 "ab" 重复两次构成。

示例 2:

输入: s = "aba"
输出: false

示例 3:

输入: s = "abcabcabcabc"
输出: true
解释: 可由子串 "abc" 重复四次构成。 (或子串 "abcabc" 重复两次构成。)

提示：

1 <= s.length <= 104
s 由小写英文字母组成

解：

解题思路：​​KMP​​

AC代码：

class Solution {
    public boolean repeatedSubstringPattern(String s) {
        int len = s.length();
        int[] next = new int[len];
        next[0] = -1; // 1.初始化
        for(int j = -1, i = 1; i < len; ++ i) {
            // 2.不相等
            while(j >= 0 && s.charAt(i) != s.charAt(j + 1)) j = next[j];
            // 3.相等
            if(s.charAt(i) == s.charAt(j + 1)) j ++;
            // 4.next赋值
            next[i] = j;
        }
        if(next[len - 1] != -1 && len % (len - (next[len - 1] + 1)) == 0) {
            return true;
        }
        return false;
    }
}