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综合考察字符串操作的好题。
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。
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？，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？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.反转字符串和541.反转字符串II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;
}
*/
};效率：
Java：
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];
}
}
}python:
class Solution:
#1.去除多余的空格
def trim_spaces(self,s):
n=len(s)
left=0
right=n-1
while left<=right and s[left]==' ': #去除开头的空格
left+=1
while left<=right and s[right]==' ': #去除结尾的空格
right=right-1
tmp=[]
while left<=right: #去除单词中间多余的空格
if s[left]!=' ':
tmp.append(s[left])
elif tmp[-1]!=' ': #当前位置是空格，但是相邻的上一个位置不是空格，则该空格是合理的
tmp.append(s[left])
left+=1
return tmp
#2.翻转字符数组
def reverse_string(self,nums,left,right):
while left<right:
nums[left], nums[right]=nums[right],nums[left]
left+=1
right-=1
return None
#3.翻转每个单词
def reverse_each_word(self, nums):
start=0
end=0
n=len(nums)
while start<n:
while end<n and nums[end]!=' ':
end+=1
self.reverse_string(nums,start,end-1)
start=end+1
end+=1
return None
#4.翻转字符串里的单词
def reverseWords(self, s): #测试用例："the sky is blue"
l = self.trim_spaces(s) #输出：['t', 'h', 'e', ' ', 's', 'k', 'y', ' ', 'i', 's', ' ', 'b', 'l', 'u', 'e'
self.reverse_string( l, 0, len(l) - 1) #输出：['e', 'u', 'l', 'b', ' ', 's', 'i', ' ', 'y', 'k', 's', ' ', 'e', 'h', 't']
self.reverse_each_word(l) #输出：['b', 'l', 'u', 'e', ' ', 'i', 's', ' ', 's', 'k', 'y', ' ', 't', 'h', 'e']
return ''.join(l) #输出：blue is sky the
Go：
import (
"fmt"
)
func reverseWords(s string) string {
//1.使用双指针删除冗余的空格
slowIndex, fastIndex := 0, 0
b := []byte(s)
//删除头部冗余空格
for len(b) > 0 && fastIndex < len(b) && b[fastIndex] == ' ' {
fastIndex++
}
//删除单词间冗余空格
for ; fastIndex < len(b); fastIndex++ {
if fastIndex-1 > 0 && b[fastIndex-1] == b[fastIndex] && b[fastIndex] == ' ' {
continue
}
b[slowIndex] = b[fastIndex]
slowIndex++
}
//删除尾部冗余空格
if slowIndex-1 > 0 && b[slowIndex-1] == ' ' {
b = b[:slowIndex-1]
} else {
b = b[:slowIndex]
}
//2.反转整个字符串
reverse(&b, 0, len(b)-1)
//3.反转单个单词 i单词开始位置，j单词结束位置
i := 0
for i < len(b) {
j := i
for ; j < len(b) && b[j] != ' '; j++ {
}
reverse(&b, i, j-1)
i = j
i++
}
return string(b)
}
func reverse(b *[]byte, left, right int) {
for left < right {
(*b)[left], (*b)[right] = (*b)[right], (*b)[left]
left++
right--
}
}javaScript:
/**
* @param {string} s
* @return {string}
*/
var reverseWords = function(s) {
// 字符串转数组
const strArr = Array.from(s);
// 移除多余空格
removeExtraSpaces(strArr);
// 翻转
reverse(strArr, 0, strArr.length - 1);
let start = 0;
for(let i = 0; i <= strArr.length; i++) {
if (strArr[i] === ' ' || i === strArr.length) {
// 翻转单词
reverse(strArr, start, i - 1);
start = i + 1;
}
}
return strArr.join('');
};
// 删除多余空格
function removeExtraSpaces(strArr) {
let slowIndex = 0;
let fastIndex = 0;
while(fastIndex < strArr.length) {
// 移除开始位置和重复的空格
if (strArr[fastIndex] === ' ' && (fastIndex === 0 || strArr[fastIndex - 1] === ' ')) {
fastIndex++;
} else {
strArr[slowIndex++] = strArr[fastIndex++];
}
}
// 移除末尾空格
strArr.length = strArr[slowIndex - 1] === ' ' ? slowIndex - 1 : slowIndex;
}
// 翻转从 start 到 end 的字符
function reverse(strArr, start, end) {
let left = start;
let right = end;
while(left < right) {
// 交换
[strArr[left], strArr[right]] = [strArr[right], strArr[left]];
left++;
right--;
}
}Swift:
func reverseWords(_ s: String) -> String {
var stringArr = removeSpace(s)
reverseString(&stringArr, startIndex: 0, endIndex: stringArr.count - 1)
reverseWord(&stringArr)
return String(stringArr)
}
/// 1、移除多余的空格（前后所有的空格，中间只留一个空格）
func removeSpace(_ s: String) -> [Character] {
let ch = Array(s)
var left = 0
var right = ch.count - 1
// 忽略字符串前面的所有空格
while ch[left] == " " {
left += 1
}
// 忽略字符串后面的所有空格
while ch[right] == " " {
right -= 1
}
// 接下来就是要处理中间的多余空格
var lastArr = Array<Character>()
while left <= right {
// 准备加到新字符串当中的字符
let char = ch[left]
// 新的字符串的最后一个字符；或者原字符串中，准备加到新字符串的那个字符；这两个字符当中，只要有一个不是空格，就可以加到新的字符串当中
if char != " " || lastArr[lastArr.count - 1] != " " {
lastArr.append(char)
}
left += 1
}
return lastArr
}
/// 2、反转整个字符串
func reverseString(_ s: inout [Character], startIndex: Int, endIndex: Int) {
var start = startIndex
var end = endIndex
while start < end {
(s[start], s[end]) = (s[end], s[start])
start += 1
end -= 1
}
}
/// 3、再次将字符串里面的单词反转
func reverseWord(_ s: inout [Character]) {
var start = 0
var end = 0
var entry = false
for i in 0..<s.count {
if !entry {
start = i
entry = true
}
if entry && s[i] == " " && s[i - 1] != " " {
end = i - 1
entry = false
reverseString(&s, startIndex: start, endIndex: end)
}
if entry && (i == s.count - 1) && s[i] != " " {
end = i
entry = false
reverseString(&s, startIndex: start, endIndex: end)
}
}
}