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Day9 第四章 字符串 part02

资料来源地址:代码随想录 (programmercarl.com)

典型例题

LeetCode151.翻转字符串里的单词

这道题目可以说是综合考察了字符串的多种操作。

提高一下本题的难度:不要使用辅助空间,空间复杂度要求为O(1)。(Java不能在字符串上修改,所以使用java一定要开辟新空间)

解题思路如下:

  • 移除多余空格
  • 将整个字符串反转
  • 将每个单词反转

举个例子,源字符串为:"the sky is blue "

  • 移除多余空格 : "the sky is blue"
  • 字符串反转:"eulb si yks eht"
  • 单词反转:"blue is sky the"
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;
        }
    }
}

右旋字符串

提升一下本题难度:不能申请额外空间,只能在本串上操作。 (Java不能在字符串上修改,所以使用java一定要开辟新空间)

思路就是 通过 整体倒叙,把两段子串顺序颠倒,两个段子串里的的字符在倒叙一把,负负得正,这样就不影响子串里面字符的顺序了。

import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        int n = Integer.parseInt(in.nextLine());
        String s = in.nextLine();

        int len = s.length();  //获取字符串长度
        char[] chars = s.toCharArray();
        reverseString(chars, 0, len - 1);  //反转整个字符串
        reverseString(chars, 0, n - 1);  //反转前一段字符串,此时的字符串首尾尾是0,n - 1
        reverseString(chars, n, len - 1);  //反转后一段字符串,此时的字符串首尾尾是n,len - 1
        
        System.out.println(chars);

    }

    public static void reverseString(char[] ch, int start, int end) {
        //异或法反转字符串,参照题目 344.反转字符串的解释
        while (start < end) {
            ch[start] ^= ch[end];
            ch[end] ^= ch[start];
            ch[start] ^= ch[end];
            start++;
            end--;
        }
    }
}

实现strStr()

KMP的经典思想就是:当出现字符串不匹配时,可以记录一部分之前已经匹配的文本内容,利用这些信息避免从头再去做匹配。

  • 什么是KMP
  • KMP有什么用
  • 什么是前缀表
  • 为什么一定要用前缀表
  • 如何计算前缀表
  • 前缀表与next数组
  • 使用next数组来匹配
  • 时间复杂度分析
  • 构造next数组
  • 使用next数组来做匹配
  • 前缀表统一减一 C++代码实现
  • 前缀表(不减一)C++实现
  • 总结
class Solution {
    public int strStr(String haystack, String needle) {
        int hLen = haystack.length(), nLen = needle.length();
        if (hLen < nLen) {
            return -1;
        }
        if (nLen == 0) {
            return 0;
        }
        int[] next = new int[nLen];
        for (int i = 1, j = 0; i < nLen; i++) {
            while ((j > 0) && (needle.charAt(i) != needle.charAt(j))) {
                j = next[j - 1];
            }
            if (needle.charAt(i) == needle.charAt(j)) {
                j++;
            }
            next[i] = j;
        }
        for (int i = 0, j = 0; i < hLen; i++) {
            while ((j > 0) && (needle.charAt(j) != haystack.charAt(i))) {
                j = next[j - 1];
            }
            if (needle.charAt(j) == haystack.charAt(i)) {
                j++;
            }
            if (j == nLen) {
                return (i - nLen + 1);
            }
        }
        return -1;
    }
}

重复的子字符串

如果这个字符串s是由重复子串组成,那么最长相等前后缀不包含的子串是字符串s的最小重复子串

如果字符串s的最长相等前后缀不包含的子串 是 s最小重复子串,那么 s是由重复子串组成。

强烈建议大家把next数组打印出来,看看next数组里的规律,有助于理解KMP算法

class Solution {
    public boolean repeatedSubstringPattern(String s) {
        if (s.equals("")) return false;

        int len = s.length();
        // 原串加个空格(哨兵),使下标从1开始,这样j从0开始,也不用初始化了
        s = " " + s;
        char[] chars = s.toCharArray();
        int[] next = new int[len + 1];

        // 构造 next 数组过程,j从0开始(空格),i从2开始
        for (int i = 2, j = 0; i <= len; i++) {
            // 匹配不成功,j回到前一位置 next 数组所对应的值
            while (j > 0 && chars[i] != chars[j + 1]) j = next[j];
            // 匹配成功,j往后移
            if (chars[i] == chars[j + 1]) j++;
            // 更新 next 数组的值
            next[i] = j;
        }

        // 最后判断是否是重复的子字符串,这里 next[len] 即代表next数组末尾的值
        if (next[len] > 0 && len % (len - next[len]) == 0) {
            return true;
        }
        return false;
    }
}

总结

字符串类类型的题目,往往想法比较简单,但是实现起来并不容易,复杂的字符串题目非常考验对代码的掌控能力。

双指针法是字符串处理的常客。

KMP算法是字符串查找最重要的算法,但彻底理解KMP并不容易。