剑指offer第二版面试题4:替换空格(JAVA版)
题目:请实现一个函数,把字符串中的每个空格替换成“%20”。例如输入“We are happy”,则输出”We%20are%20happy”.
原因:在网络编程中,如果URL参数中含有特殊字符,如:空格、“#”等,可能导致服务器端无法获得正确的参数值。我们需要将这些特殊符号转换成服务器识别的字符。转换规则是在“%”后面跟上ASCII码的两位十六进制的表示。比如:空格的ASCII码是32,即十六进制的0x20,因此空格被替换成“%20”。
时间复杂度为O(n2)不足以拿到Offer
现在我们考虑怎么做替换操作。最直观的做法是从头到尾扫描字符串,每一次碰到空格字符的时候做替换。由于是把1个字符替换成3个字符,我们必须把空格后面的所有的字符都后移两个字节,否则就有两个字符被覆盖了。
举个例子,我们从头到尾把“We are happy”中的每一个空格替换成”%20“。为了形象起见,我们可以用一个表格来表示字符串,表格中的每个格子表示一个字符。如下图所示:
我们替换了第一个空格,这个字符串变成图b中的内容,表格中灰色背景表示需要移动的字符。接着我们替换第二个空格,替换之后的内容如图c所示。同时我们注意到用深灰色的背景标注”happy“部分被移动了两次。
假设字符的长度是n。对每个空格字符,需要移动后面O(n)个字符,因此对含有O(n)个空格字符串而言总的时间效率是O(n2).
当我们把这种思路阐述给面试官后,他不会就此满意,他将让我们寻找更快的方法。在前面的分析中,我们发现数组中的很多字符都移动了很多次,能不能减少移动的次数呢?我们换一种思路,把从前向后替换变为从后向前替换。
考虑时间复杂度为O(n)的解法,搞定Offer就靠它了
我们先遍历一次字符串,这样就能够统计出字符串中空格的总数,并可以计算出替换之后字符串的总长度。每替换一个空格,长度增加2,因此替换以后的字符串的长度等于原来的长度加上2乘以空格的数目,我们还是以前面的字符串”We are happy”为例,“We are happy”这个字符串的长度是14,里面有两个空格,因此替换之后的字符串的长度为18
我们从字符串的后面开始复制和替换。首先准备两个指针,P1和P2. P1指向原始字符串的末尾,而P2指向替换之后的字符串的末尾。接下来我们向前移动指针P1,逐个把它指向的字符复制到P2指向的位置,直到碰到第一个空格为止。此时字符串包含如下图b所示,灰色阴影的区域是做了字符拷贝的区域。碰到第一个空格之后,把P1向前移动一格,在P2之前插入字符串”%20“,由于”%20“的长度为3,同时也要把P2向前移动3格如图所示。
我们接着向前复制,直到碰到第二个空格(d)所示。和上一次一样,我们再把P1向前移动1格,并把P2向前移动3格插入”%20“(如图e),此时P1,P2指向同一个位置,表明所有的空格都已经替换完毕。
从上面的分析我们可以看出,所有的字符都只复制一次,因此这个算法的时间效率是O(n),比第一个思路要快。
实现如下:(我的指针是从前面开始的)
public class Test4 { //将字符串中的空格变成%20
public static String replaceAll(String str){
//计算有多少个空格
int count=0;
char[] strArr = str.toCharArray();
for(int i=0;i<strArr.length;i++){
if(strArr[i]==' '){
count++;
}
}
//定义新数组
char[] newArr=new char[strArr.length+count*2];
//遍历原数组,碰见空格就在新数组中写入'%''2''0'
//第几个空格
int num=0;
for(int i=0,j=0;i<strArr.length;i++){
//定义一个变量来存newArr的索引
if(strArr[i]!=' '){
newArr[j++]=strArr[i];
}else{
newArr[j++]='%';
newArr[j++]='2';
newArr[j++]='0';
}
} return new String(newArr);
} public static void main(String[] args) {
String str = replaceAll("hello world nihao a");
System.out.println(str);
}
}
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