四、字符串（4）：翻转字符串里的单词

2024-04-08 09:23:57

https://leetcode-cn.com/problems/reverse-words-in-a-string/

给定一个字符串，逐个翻转字符串中的每个单词。

示例 1：
输入: "the sky is blue"
输出: "blue is sky the"

示例 2：
输入: " hello world! "
输出: "world! hello"
解释: 输入字符串可以在前面或者后面包含多余的空格，但是反转后的字符不能包括。

示例 3：
输入: "a good example"
输出: "example good a"
解释: 如果两个单词间有多余的空格，将反转后单词间的空格减少到只含一个。

一、思路

这道题目可以说是综合考察了字符串的多种操作。

一些同学会使用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。所以这里我还是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)。不能使用辅助空间之后，那么只能在原字符串上下功夫了。想一下，我们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叙了，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"

这样我们就完成了翻转字符串里的单词。思路很明确了，我们说一说代码的实现细节，就拿移除多余空格来说，一些同学会上来写如下代码：

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的时间复杂读，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实现原理题目：数组：就移除个元素很难么？ (opens new window)，最优的算法来移除元素也要O(n)。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。如果对这个操作比较生疏了，可以再看一下这篇文章：数组：就移除个元素很难么？ (opens new window)是如何移除元素的。

那么使用双指针来移除冗余空格代码如下： fastIndex走的快，slowIndex走的慢，最后slowIndex就标记着移除多余空格后新字符串的长度。

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。

此时我们已经实现了removeExtraSpaces函数来移除冗余空格。

还做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中左闭又闭的区间[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]);
    }
}

本题C++整体代码

// 版本一
class Solution {
public:
    // 反转字符串s中左闭又闭的区间[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]);
        }
    }

    // 移除冗余空格：使用双指针（快慢指针法）O(n)的算法
    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
        }
    }

    string reverseWords(string s) {
        removeExtraSpaces(s); // 去掉冗余空格
        reverse(s, 0, s.size() - 1); // 将字符串全部反转
        int start = 0; // 反转的单词在字符串里起始位置
        int end = 0; // 反转的单词在字符串里终止位置
        bool entry = false; // 标记枚举字符串的过程中是否已经进入了单词区间
        for (int i = 0; i < s.size(); i++) { // 开始反转单词
            if (!entry) {
                start = i; // 确定单词起始位置
                entry = true; // 进入单词区间
            }
            // 单词后面有空格的情况，空格就是分词符
            if (entry && s[i] == ' ' && s[i - 1] != ' ') {
                end = i - 1; // 确定单词终止位置
                entry = false; // 结束单词区间
                reverse(s, start, end);
            }
            // 最后一个结尾单词之后没有空格的情况
            if (entry && (i == (s.size() - 1)) && s[i] != ' ' ) {
                end = i;// 确定单词终止位置
                entry = false; // 结束单词区间
                reverse(s, start, end);
            }
        }
        return s;
    }
    
    // 当然这里的主函数reverseWords写的有一些冗余的，可以精简一些，精简之后的主函数为：
    /* 主函数简单写法
    string reverseWords(string s) {
        removeExtraSpaces(s);
        reverse(s, 0, s.size() - 1);
        for(int i = 0; i < s.size(); i++) {
            int j = i;
            // 查找单词间的空格，翻转单词
            while(j < s.size() && s[j] != ' ') j++;
            reverse(s, i, j - 1);
            i = j;
        }
        return s;
    }
    */
};

码农公寓

一、思路

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