面试经典算法150题系列-反转字符串中的单词

news2024/9/25 3:19:43

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。

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：反转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，反转后的字符串需要将单词间的空格减少到仅有一个。

实现思路：

如果仅是实现字符串的反转比较容易，有两种实现思路：

第一种就是逆序输出。将字符串进行逆序遍历，每次遍历完一个单词后，则将其输出。边界条件就是字符串中间的空格。

第二种就是将字符串转换成列表。使用split进行分割，将每一个单词分隔开，构成一个字符串数组，然后逆序输出，即可得到反转的字符串。

然而，本题的难点在于对空格的处理，前后的空格，我们只需要使用trim()方法去掉，字符串中间的空格有的情况不只有有个，显然直接使用第一种思路和第二种思路都不太方便处理。这里我在堆字符串遍历前，对字符串进行了前后空格和中间的空格都进行了处理，将其分隔成为一个个规范的单词数组，然后逆序遍历数组，输出每一个单词并加上空格，遍历最后一个单词时不加空格。

实现代码：

 public  String reverseWords(String s) {
        // 1. 判空
        if (s == null || s.trim().isEmpty()) {
            return "";
        }

        // 2. 使用正则表达式去除空白字符并分割字符串
        String[] words = s.trim().split("\\s+");

        // 3. 使用StringBuilder来构建反转后的字符串
        StringBuilder reverseWords = new StringBuilder();

        // 4. 逆序遍历单词数组
        for (int i = words.length - 1; i >= 0; i--) {
            reverseWords.append(words[i]);
            // 在单词后添加空格，除了最后一个单词
            if (i > 0) {
                reverseWords.append(" ");
            }
        }

        // 5. 转换为String并去除尾部空格（如果有）
        return reverseWords.toString().trim();
    }

这里要注意的就是中间的空格处理,使用正则表达式`\\s+`将字符串分割成单词数组。`\\s+`表示匹配一个或多个空白字符，同时对于反转字符串操作使用了StringBuilder类，方便对字符串进行拼接操作（不懂这个类的可以在文章最后看知识补充）。

关于正则表达式，在最后一个单词的长度一题中的最后有补充，大家可以看看，也可以顺便复习一下这一题。

实现思路2：多循环

首先将输入字符串转换为字符数组，然后从字符串的末尾开始向前遍历，找到每个单词的起始和结束位置，并将单词的字符逆序复制到结果数组中。如果遇到空格，则在逆序复制的单词后面添加一个空格。最后，使用new String构造函数从结果数组中截取不包含最后一个空格的有效部分，作为最终的逆序字符串返回。

实现代码2：

public String reverseWords(String s) {
    // 将输入字符串转换为字符数组
    char[] s1 = s.toCharArray();
    // 创建一个新的字符数组，长度为原字符串长度加1，用于存储结果
    char[] s2 = new char[s1.length+1];
    // 初始化索引i为字符串的最后一个字符的位置
    int i =  s.length() - 1;
    // 初始化num用于记录结果字符串中字符的数量
    int num = 0;
    // 外层循环，从字符串的末尾开始向前遍历
    while (i >= 0) {
        // 内层循环1，跳过前面的空格直到找到非空格字符
        while(i>=0 && s1[i] == ' ') i--;
        // 记录当前单词的末尾位置
        int r = i;
        // 内层循环2，找到当前单词的开始位置
        while (i >= 0 && s1[i] != ' ') i--;
        // 内层循环3，将当前单词的字符逆序复制到s2数组中
        for(int j = i+1; j<=r;j++){
            s2[num++] = s1[j];
            // 如果是单词的最后一个字符，则在逆序复制后添加一个空格
            if(j==r){
                s2[num++] = ' ';
            }
        }
    }
    // 如果num为0，说明原字符串只包含空格，返回原字符串
    if(num==0){
        return s;
    // 否则，使用substring方法从s2数组中截取结果字符串
    }else{
        return new String(s2,0,num-1); // 最后一个字符是空格，所以num-1
    }
}

第一种思路比较易于理解与实现，第二种思路执行效率相对高一些。

知识补充：

StringBuilder

StringBuilder是一个在Java中用于操作字符串的类，它提供了一种可变的字符序列，可以高效地进行字符串的拼接、插入、删除等操作。与String类相比，StringBuilder的主要优点是它允许在字符序列上进行修改，而不需要每次修改都创建一个新的字符串对象。

以下是StringBuilder的一些关键特性和常用方法：

可变性：StringBuilder对象的内容可以被修改，这与String类形成对比，后者是不可变的。
线程安全性：StringBuilder不是线程安全的。如果多个线程同时访问一个StringBuilder对象，而至少有一个线程写入该对象，那么应该通过同步或者使用StringBuffer（它是StringBuilder的线程安全版本）来确保线程安全。
构造函数：StringBuilder提供了多种构造函数，可以创建一个空的StringBuilder对象，或者包含一个初始字符串的StringBuilder对象。
常用方法：
- append(Object obj)：将指定对象的字符串表示形式追加到此字符序列的末尾。
- insert(int offset, Object obj)：在指定位置插入指定对象的字符串表示形式。
- delete(int start, int end)：删除从start到end（不包括end）的子序列。
- reverse()：将字符序列反转。
- substring(int start) 或 substring(int start, int end)：返回一个新字符串，它是此序列的子序列。
- toString()：返回一个新字符串，它包含此序列的字符。
性能：由于StringBuilder是可变的，因此在执行大量字符串操作时，它通常比String更高效。
使用场景：当你需要在循环中构建字符串或者需要频繁修改字符串内容时，使用StringBuilder是一个很好的选择。