面试算法知识梳理(2) - 字符串算法第一部分
2017-11-05 本文已影响512人
泽毛
面试算法代码知识梳理系列
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一、概要
本文介绍了有关字符串的算法第一部分的Java代码实现，所有代码均可通过 在线编译器 直接运行，算法目录：
- 替换字符串中的空格
- 输入一个字符串，打印出该字符串的所有排列
- 第一个只出现一次的字符
- 翻转句子
- 计算字符串之间的最短距离
二、代码实现
2.1 替换字符串中的空格
问题描述
实现一个函数，将字符串p中的所有空格都替换成为指定的字符串r。
解决思路
- 遍历原始的字符串
p，统计原先字符串中空格的个数spaceNum。 - 创建一个新的数组
n，用于存放替换后的字符串。由于原先字符串中空格也占了一个位置，因此新数组n的长度为p.len + (r.len - 1) * spaceNum。 - 对于
p从后往前遍历，如果 遇到了空格，那么就将需要替换的字符串r中的字符 从后往前 填入n数组中；如果 遇到了非空格，那么就将p中的字符填入n数组中。
实现代码
class Untitled {
static char[] replaceSpace(char p[], char r[], int pLen, int rLen){
int spaceNum = 0;
int i;
for(i = 0; i < pLen; i++){
if(p[i] == ' ')
spaceNum += (rLen-1);
}
int nLen = pLen+spaceNum;
char n[] = new char[nLen+1];
i = nLen-1;
int j = pLen-1;
while(i >= 0 && j >= 0){
if (p[j] == ' ') {
for (int k = rLen-1; k >= 0; k--)
n[i--] = r[k];
} else {
n[i--] = p[j];
}
j--;
}
n[nLen] = 0;
return n;
}
public static void main(String[] args) {
char[] source = "I am sentence with space".toCharArray();
char[] replace = "%20".toCharArray();
char[] result = replaceSpace(source, replace, source.length, replace.length);
System.out.println(result);
}
}
运行结果
>> I%20am%20sentence%20with%20space
2.2 输入一个字符串，打印出该字符串的所有排列
问题描述
输入一个字符串，打印出该字符串中字符的所有排列。例如输入字符串abc，则输出由字符a、b、c所能排列出来的所有字符串abc、acb、bac、bca、cab和cba。
解决思路
这是一个 递归问题，求一个长度为n的字符串的全排列的方法为：
-
n[0..n.len-1]全排列的计算方法为：将n[0]位置的字符分别和n[1..n.len-1]的每一个字符串交换，n[0]和交换后的n[1..n.len - 1]的全排列进行组合。我们将字符串{s}的全排列表示为{s}，那么对于abc来说，其全排列{abc}，就等于是a + {bc}、b + {ac}，c + {ba}。 - 以此类推，
n[1..n.len - 1]的全排列，则是将n[1]分别和n[2..n.len - 1]的每一个字符串交换，再求出交换后的n[2..len - 1]的全排列，递归结束的条件为n[i..n.len - 1]只有一个字符，例如，bc的全排列为b + {c}、c + {b}，而{c}和{b}的全排列只有一种，因此递归结束，这时候就可以打印出结果。
实现代码
class Untitled {
static void permutationStr(char p[], int depth, int length){
if (depth == length) {
System.out.println(p);
return;
}
char c;
for (int i = depth; i < length; i++){
c = p[depth]; p[depth] = p[i]; p[i] = c;
permutationStr(p, depth+1, length);
c = p[depth]; p[depth] = p[i]; p[i] = c;
}
}
public static void main(String[] args) {
char[] source = "abc".toCharArray();
permutationStr(source, 0, source.length);
}
}
运行结果
>> abc
>> acb
>> bac
>> bca
>> cba
>> cab
2.3 第一个只出现一次的字符
问题描述
在字符串中找出第一个只出现一次的字符。如输入abaccdeff，则输出b，要求时间复杂度为O(n)。
解决思路
这里需要采用 以空间换时间 的思想，也就是创建一个足够大的数组c，这里为256，然后对原始的数组p进行两次遍历：
- 第一次 从头开始 遍历
p，以p的值作为数组c的下标，并将c中对应位置的值加1，也就是说c[Integer.valueOf(i)]的值表示的是字符i在p中出现的次数。这和HashMap的原理有些类似，只不过是将查找的key值直接简化成为了value的整型值。 - 第二次 从头开始 遍历
p，查找数组c对应位置该值是否为1，如果为1，那么就表示它是第一次只出现一次的字符。
实现代码
class Untitled {
static char firstNotRepeat(char p[], int len){
if (len == 1)
return p[0];
int c[] = new int[256];
int i;
char r = p[0];
for (i = 0; i < 256; i++)
c[i] = 0;
for (i = 0; i < len; i++)
c[p[i]] += 1;
for (i = 0; i < len; i++) {
if (c[p[i]] == 1) {
r = p[i];
break;
}
}
return r;
}
public static void main(String[] args) {
char[] source = "abaccdeff".toCharArray();
char c = firstNotRepeat(source, source.length);
System.out.println(c);
}
}
运行结果
>> b
2.4 翻转句子
问题描述
翻转句子中单词的顺序，但单词内字符的顺序不变，句子中单词以空格符隔开。例如I am a original string翻转后的结果为string original a am I。
解决思路
实现过程分为两步：
- 第一步，将整个句子中的所有字符都翻转
- 第二步，遍历翻转后的句子，对于句子内的每一个单词，将其字符再翻转一次，就能保证单词内字符的顺序不变。翻转单词的时候，通过
pStart和pEnd记录每次遇到单词的起止下标，并使用子方法reverseSub对单词中的字符进行翻转。
实现代码
class Untitled {
static void reverseSub(char p[], int start, int end){
char c;
int i = start;
int j = end;
while(i < j){
c = p[i]; p[i] = p[j]; p[j] = c;
i++; j--;
}
}
static void reverseSentence(char p[], int length){
//首先翻转整个具体的所有字符。
reverseSub(p, 0, length-1);
int pStart = 0;
int pEnd = 0;
//从头开始遍历，寻找句子中的单词，pStart和pEnd分别表示单词的起止下标。
while(pStart < length && pEnd < length){
if(p[pStart] == ' '){
pStart++;
pEnd++;
} else if (p[pEnd] == ' ' || p[pEnd] == '\0') {
//翻转单词中的字符。
reverseSub(p, pStart, --pEnd);
pStart = ++pEnd;
} else {
pEnd++;
}
}
}
public static void main(String[] args) {
char[] source = "I am a original string".toCharArray();
System.out.println(source);
reverseSentence(source, source.length);
System.out.println(source);
}
}
运行结果为：
>> string original a am I
2.5 计算字符串之间的最短距离
问题描述
假设我们有两个字符串A和B，那么如果想要将字符串A通过以下三种操作变换成B：删除、新增和修改，操作步骤的次数就称为 字符串 A 和 B 之间的距离。
现在给定两个字符串，求这两个字符串之间的最短距离。
解决思路
首先，我们需要先明确一个前提条件：如果A的长度为0，那么A和B之间的距离就为B的长度，反之对于B也如此。
下面，我们在来看普通的情况，假如A[0]和B[0]相同，那么A和B之间的距离就为A[1..A.len-1]和B[1..B.len-1]之间的距离；假如A[0]和B[0]不相同，那么想要让A和B相同，执行的操作有以下几种：
- 删除
A的第一个字符，然后计算A[1..A.len-1]和B[0..B.len-1]的距离 - 删除
B的第一个字符，然后计算A[0..A.len-1]和B[1..B.len-1]的距离 - 修改
A的第一个字符为B的第一个字符，然后计算A[1..A.len-1]和B[1..B.len-1]的距离 - 修改
B的第一个字符为A的第一个字符，然后计算A[1..A.len-1]和B[1..B.len-1]的距离 - 增加
A的第一个字符到B第一个字符之前，然后计算A[1..A.len-1]和B[0...B.len-1]的距离 - 增加
B的第一个字符到A第一个字符之前，然后计算A[0...A,len-1]和B[1..B.len-1]的距离
对于以上这六种情况，其实最终都可以归纳为 经过一次操作，再加上剩下部分的操作次数，那么我们的接下来的工作就是 求出剩下部分的操作部分的最小值。对于上面的任意一种情况，经过划分后A和B的长度都会减少，那么最终必然会达到我们在一开始谈到的 前提条件：如果A的长度为0，那么A和B之间的距离就为B的长度，反之对于B也如此。
实现代码
class Untitled {
static int minValue(int t1, int t2, int t3){
if (t1 < t2) {
return t1 < t3 ? t1 : t3;
} else {
return t2 < t3 ? t2 : t3;
}
}
static int calStringDis(char p1[], char p2[], int p1Start, int p2Start, int p1Len, int p2Len){
if (p1Len == 0) {
if (p2Len == 0)
return 0;
else
return p2Len;
}
if (p2Len == 0) {
if (p1Len == 0)
return 0;
else
return p1Len;
}
if (p1[p1Start] == p2[p2Start])
//A和B的第一个字符相同。
return calStringDis(p1, p2, p1Start+1, p2Start+1, p1Len-1, p2Len-1);
else {
//(1) 删除B的第一个字符，或者将B的第一个字符放到A之前。
int t1 = calStringDis(p1, p2, p1Start, p2Start+1, p1Len, p2Len-1);
//(2) 删除A的第一个字符，或者将A的第一个字符放到B之前。
int t2 = calStringDis(p1, p2, p1Start+1, p2Start, p1Len-1, p2Len);
//(3) 修改A的第一个字符为B的第一个字符，或者修改B的第一个字符为A的第一个字符。
int t3 = calStringDis(p1, p2, p1Start+1, p2Start+1, p1Len-1, p2Len-1);
//计算以上三种情况的最小值，再加上这次操作的次数。
return minValue(t1, t2, t3) + 1;
}
}
public static void main(String[] args) {
char[] source = "abcde".toCharArray();
char[] other = "bcd".toCharArray();
System.out.println("" + calStringDis(source, other, 0, 0, source.length, other.length));
}
}
运行结果
>> 2
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