反转字符串中的单词 （LeetCode 151）
Description
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。
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。
Sample Input 1
s = "the sky is blue"Sample Output 1
"blue is sky the"Sample Input 2
s = " hello world "Sample Output 2
"world hello"Sample Input 3
s = "a good example"Sample Output 3
"example good a"Tips
1 <= s.length <= 104s包含英文大小写字母、数字和空格' 's中 至少存在一个 单词
算法思想：
这道题目综合考察了字符串的多种操作。使用split库函数，分隔单词，然后定义一个新的string字符串，最后再把单词倒序相加，那么这道题题目就是一道水题了，失去了它的意义。
所以提高一下难度：不使用辅助空间，空间复杂度要求为O(1)。不能使用辅助空间之后，那么只能在原字符串上下功夫了。
若将整个字符串都反转过来，那么单词的顺序指定是倒序了，只不过单词本身也倒序了，那么再把单词反转一下，单词不就正过来了。
所以解题思路如下：
- 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"
这样就完成了翻转字符串里的单词。
不难写出如下C++代码:
void removeExtraSpaces(string& s) {
for (int i = s.size() - 1; i > 0; i--) {
if (s[i] == s[i - 1] && s[i] == ' ') {
s.erase(s.begin() + i);
}
}
// 删除字符串最后面的空格
if (s.size() > 0 && s[s.size() - 1] == ' ') {
s.erase(s.begin() + s.size() - 1);
}
// 删除字符串最前面的空格
if (s.size() > 0 && s[0] == ' ') {
s.erase(s.begin());
}
}逻辑很简单，从前向后遍历，遇到空格了就erase。
如果不仔细琢磨一下erase的时间复杂度，还以为以上的代码是O(n)的时间复杂度呢。
想一下真正的时间复杂度是多少，一个erase本来就是O(n)的操作。
erase操作上面还套了一个for循环，那么以上代码移除冗余空格的代码时间复杂度为O(n^2)。
那么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。
例如这段代码：
//版本一
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
}
}用erase来移除空格，在leetcode上性能也不错。主要是因为以下几点；：
- 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，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; 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。
}此时已经实现了removeExtraSpaces函数来移除冗余空格。
还要实现反转字符串的功能，支持反转字符串子区间，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]);
}
}所以，代码整合为：
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; 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;
}
};Java代码代码如下：
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;
}
}
}//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);
}
}
}//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];
}
}
}/*
* 解法四：时间复杂度 O(n)
* 先移除多余空格，再将整个字符串反转，最后把单词逐个反转
* 有别于解法一 ：没有用 StringBuilder 实现，而是对 String 的 char[] 数组操作来实现以上三个步骤
*/
class Solution {
//用 char[] 来实现 String 的 removeExtraSpaces，reverse 操作
public String reverseWords(String s) {
char[] chars = s.toCharArray();
//1.去除首尾以及中间多余空格
chars = removeExtraSpaces(chars);
//2.整个字符串反转
reverse(chars, 0, chars.length - 1);
//3.单词反转
reverseEachWord(chars);
return new String(chars);
}
//1.用 快慢指针 去除首尾以及中间多余空格，可参考数组元素移除的题解
public char[] removeExtraSpaces(char[] chars) {
int slow = 0;
for (int fast = 0; fast < chars.length; fast++) {
//先用 fast 移除所有空格
if (chars[fast] != ' ') {
//在用 slow 加空格。 除第一个单词外，单词末尾要加空格
if (slow != 0)
chars[slow++] = ' ';
//fast 遇到空格或遍历到字符串末尾，就证明遍历完一个单词了
while (fast < chars.length && chars[fast] != ' ')
chars[slow++] = chars[fast++];
}
}
//相当于 c++ 里的 resize()
char[] newChars = new char[slow];
System.arraycopy(chars, 0, newChars, 0, slow);
return newChars;
}
//双指针实现指定范围内字符串反转，可参考字符串反转题解
public void reverse(char[] chars, int left, int right) {
if (right >= chars.length) {
System.out.println("set a wrong right");
return;
}
while (left < right) {
chars[left] ^= chars[right];
chars[right] ^= chars[left];
chars[left] ^= chars[right];
left++;
right--;
}
}
//3.单词反转
public void reverseEachWord(char[] chars) {
int start = 0;
//end <= s.length() 这里的 = ，是为了让 end 永远指向单词末尾后一个位置，这样 reverse 的实参更好设置
for (int end = 0; end <= chars.length; end++) {
// end 每次到单词末尾后的空格或串尾,开始反转单词
if (end == chars.length || chars[end] == ' ') {
reverse(chars, start, end - 1);
start = end + 1;
}
}
}
}
