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# 题目:剑指Offer 05.替换空格

力扣题目链接 (opens new window)

请实现一个函数,把字符串 s 中的每个空格替换成"%20"。

示例 1: 输入:s = "We are happy."
输出:"We%20are%20happy."

# 思路

如果想把这道题目做到极致,就不要只用额外的辅助空间了!

首先扩充数组到每个空格替换成"%20"之后的大小。

然后从后向前替换空格,也就是双指针法,过程如下:

i指向新长度的末尾,j指向旧长度的末尾。

替换空格

有同学问了,为什么要从后向前填充,从前向后填充不行么?

从前向后填充就是O(n^2)的算法了,因为每次添加元素都要将添加元素之后的所有元素向后移动。

其实很多数组填充类的问题,都可以先预先给数组扩容带填充后的大小,然后在从后向前进行操作。

这么做有两个好处:

  1. 不用申请新数组。
  2. 从后向前填充元素,避免了从前先后填充元素要来的 每次添加元素都要将添加元素之后的所有元素向后移动。

时间复杂度,空间复杂度均超过100%的用户。

C++代码如下:

class Solution {
public:
    string replaceSpace(string s) {
        int count = 0; // 统计空格的个数
        int sOldSize = s.size();
        for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
            if (s[i] == ' ') {
                count++;
            }
        }
        // 扩充字符串s的大小,也就是每个空格替换成"%20"之后的大小
        s.resize(s.size() + count * 2);
        int sNewSize = s.size();
        // 从后先前将空格替换为"%20"
        for (int i = sNewSize - 1, j = sOldSize - 1; j < i; i--, j--) {
            if (s[j] != ' ') {
                s[i] = s[j];
            } else {
                s[i] = '0';
                s[i - 1] = '2';
                s[i - 2] = '%';
                i -= 2;
            }
        }
        return s;
    }
};

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  • 时间复杂度:O(n)
  • 空间复杂度:O(1)

此时算上本题,我们已经做了七道双指针相关的题目了分别是:

# 拓展

这里也给大家拓展一下字符串和数组有什么差别,

字符串是若干字符组成的有限序列,也可以理解为是一个字符数组,但是很多语言对字符串做了特殊的规定,接下来我来说一说C/C++中的字符串。

在C语言中,把一个字符串存入一个数组时,也把结束符 '\0'存入数组,并以此作为该字符串是否结束的标志。

例如这段代码:

char a[5] = "asd";
for (int i = 0; a[i] != '\0'; i++) {
}
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在C++中,提供一个string类,string类会提供 size接口,可以用来判断string类字符串是否结束,就不用'\0'来判断是否结束。

例如这段代码:

string a = "asd";
for (int i = 0; i < a.size(); i++) {
}
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那么vector< char > 和 string 又有什么区别呢?

其实在基本操作上没有区别,但是 string提供更多的字符串处理的相关接口,例如string 重载了+,而vector却没有。

所以想处理字符串,我们还是会定义一个string类型。

# 其他语言版本

Java:

//使用一个新的对象,复制 str,复制的过程对其判断,是空格则替换,否则直接复制,类似于数组复制
public static String replaceSpace(StringBuffer str) {
        if (str == null) {
            return null;
        }
		//选用 StringBuilder 单线程使用,比较快,选不选都行
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
		//使用 sb 逐个复制 str ,碰到空格则替换,否则直接复制
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
		//str.charAt(i) 为 char 类型,为了比较需要将其转为和 " " 相同的字符串类型
            if (" ".equals(String.valueOf(str.charAt(i)))){
                sb.append("%20");
            } else {
                sb.append(str.charAt(i));
            }
        }
        return sb.toString();
    }

//方式二:双指针法
public String replaceSpace(String s) {
    if(s == null || s.length() == 0){
        return s;
    }
    //扩充空间,空格数量2倍
    StringBuilder str = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
        if(s.charAt(i) == ' '){
            str.append("  ");
        }
    }
    //若是没有空格直接返回
    if(str.length() == 0){
        return s;
    }
    //有空格情况 定义两个指针
    int left = s.length() - 1;//左指针:指向原始字符串最后一个位置
    s += str.toString();
    int right = s.length()-1;//右指针:指向扩展字符串的最后一个位置
    char[] chars = s.toCharArray();
    while(left>=0){
        if(chars[left] == ' '){
            chars[right--] = '0';
            chars[right--] = '2';
            chars[right] = '%';
        }else{
            chars[right] = chars[left];
        }
        left--;
        right--;
    }
    return new String(chars);
}
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Go:

// 遍历添加
func replaceSpace(s string) string {
    b := []byte(s)
    result := make([]byte, 0)
    for i := 0; i < len(b); i++ {
        if b[i] == ' ' {
            result = append(result, []byte("%20")...)
        } else {
            result = append(result, b[i])
        }
    }
    return string(result)
}

// 原地修改
func replaceSpace(s string) string {
    b := []byte(s)
    length := len(b)
    spaceCount := 0
    // 计算空格数量
    for _, v := range b {
        if v == ' ' {
            spaceCount++
        }
    }
    // 扩展原有切片
    resizeCount := spaceCount * 2
    tmp := make([]byte, resizeCount)
    b = append(b, tmp...)
    i := length - 1
    j := len(b) - 1
    for i >= 0 {
        if b[i] != ' ' {
            b[j] = b[i]
            i--
            j--
        } else {
            b[j] = '0'
            b[j-1] = '2'
            b[j-2] = '%'
            i--
            j = j - 3
        }
    }
    return string(b)
}
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python:

class Solution:
    def replaceSpace(self, s: str) -> str:
        counter = s.count(' ')
        
        res = list(s)
        # 每碰到一个空格就多拓展两个格子,1 + 2 = 3个位置存’%20‘
        res.extend([' '] * counter * 2)
        
        # 原始字符串的末尾,拓展后的末尾
        left, right = len(s) - 1, len(res) - 1
        
        while left >= 0:
            if res[left] != ' ':
                res[right] = res[left]
                right -= 1
            else:
                # [right - 2, right), 左闭右开
                res[right - 2: right + 1] = '%20'
                right -= 3
            left -= 1
        return ''.join(res)
            
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javaScript:

/**
 * @param {string} s
 * @return {string}
 */
 var replaceSpace = function(s) {
   // 字符串转为数组
  const strArr = Array.from(s);
  let count = 0;

  // 计算空格数量
  for(let i = 0; i < strArr.length; i++) {
    if (strArr[i] === ' ') {
      count++;
    }
  }

  let left = strArr.length - 1;
  let right = strArr.length + count * 2 - 1;

  while(left >= 0) {
    if (strArr[left] === ' ') {
      strArr[right--] = '0';
      strArr[right--] = '2';
      strArr[right--] = '%';
      left--;
    } else {
      strArr[right--] = strArr[left--];
    }
  }

  // 数组转字符串
  return strArr.join('');
};
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Swift:

func replaceSpace(_ s: String) -> String {
    var strArr = Array(s)
    var count = 0

    // 统计空格的个数
    for i in strArr {
        if i == " " {
            count += 1
        }
    }
    // left 指向旧数组的最后一个元素
    var left = strArr.count - 1
    // right 指向扩容后数组的最后一个元素(这里还没对数组进行实际上的扩容)
    var right = strArr.count + count * 2 - 1

    // 实际对数组扩容
    for _ in 0..<(count * 2) {
        strArr.append(" ")
    }

    while left < right {
        if strArr[left] == " " {
            strArr[right] = "0"
            strArr[right - 1] = "2"
            strArr[right - 2] = "%"
            left -= 1
            right -= 3
        } else {
            strArr[right] = strArr[left]
            left -= 1
            right -= 1
        }
    }

    return String(strArr)
}
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