[算法總結] 13 道題搞定 BAT 面試——字符串

時間 2019-11-16

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1. KMP 算法

談到字符串問題，不得不提的就是 KMP 算法，它是用來解決字符串查找的問題，能夠在一個字符串（S）中查找一個子串（W）出現的位置。KMP 算法把字符匹配的時間複雜度縮小到 O(m+n) ,而空間複雜度也只有O(m)。由於「暴力搜索」的方法會反覆回溯主串，致使效率低下，而KMP算法能夠利用已經部分匹配這個有效信息，保持主串上的指針不回溯，經過修改子串的指針，讓模式串儘可能地移動到有效的位置。java

具體算法細節請參考：git

1.1 BM 算法

BM算法也是一種精確字符串匹配算法，它採用從右向左比較的方法，同時應用到了兩種啓發式規則，即壞字符規則和好後綴規則，來決定向右跳躍的距離。基本思路就是從右往左進行字符匹配，遇到不匹配的字符後從壞字符表和好後綴表找一個最大的右移值，將模式串右移繼續匹配。字符串匹配的KMP算法正則表達式

2. 替換空格

劍指offer：替換空格請實現一個函數，將一個字符串中的每一個空格替換成「%20」。例如，當字符串爲We Are Happy.則通過替換以後的字符串爲We%20Are%20Happy。算法

public class Solution {
    public String replaceSpace(StringBuffer str) {
        StringBuffer res = new StringBuffer();
        int len = str.length() - 1;
        for(int i = len; i >= 0; i--){
            if(str.charAt(i) == ' ')
                res.append("02%");
            else
                res.append(str.charAt(i));
        }
        return res.reverse().toString();
    }
}
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3. 最長公共前綴

Leetcode: 最長公共前綴編寫一個函數來查找字符串數組中的最長公共前綴。若是不存在公共前綴，返回空字符串 ""。數組

首先對字符串數組進行排序，而後拿數組中的第一個和最後一個字符串進行比較，從第 0 位開始，若是相同，把它加入 res 中，不一樣則退出。最後返回 res

class Solution {
    public String longestCommonPrefix(String[] strs) {
        if(strs == null || strs.length == 0)
            return "";
        Arrays.sort(strs);
        char [] first = strs[0].toCharArray();
        char [] last = strs[strs.length - 1].toCharArray();
        StringBuffer res = new StringBuffer();
        int len = first.length < last.length ? first.length : last.length;
        int i = 0;
        while(i < len){
            if(first[i] == last[i]){
                res.append(first[i]);
                i++;
            }
            else
                break;
        }
        return res.toString();
    }
}
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4. 最長迴文串

LeetCode: 最長迴文串給定一個包含大寫字母和小寫字母的字符串，找到經過這些字母構形成的最長的迴文串。在構造過程當中，請注意區分大小寫。好比 "Aa" 不能當作一個迴文字符串。app

統計字母出現的次數便可，雙數才能構成迴文。由於容許中間一個數單獨出現，好比「abcba」，因此若是最後有字母落單，總長度能夠加 1。

class Solution {
    public int longestPalindrome(String s) {
        HashSet<Character> hs = new HashSet<>();
        int len = s.length();
        int count = 0;
        if(len == 0)
            return 0;
        for(int i = 0; i<len; i++){
            if(hs.contains(s.charAt(i))){
                hs.remove(s.charAt(i));
                count++;
            }else{
                hs.add(s.charAt(i));
            }
        }
        return hs.isEmpty() ? count * 2 : count * 2 + 1;
    }
}
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4.1 驗證迴文串

Leetcode: 驗證迴文串給定一個字符串，驗證它是不是迴文串，只考慮字母和數字字符，能夠忽略字母的大小寫。說明：本題中，咱們將空字符串定義爲有效的迴文串。ide

兩個指針比較頭尾。要注意只考慮字母和數字字符，能夠忽略字母的大小寫。函數

class Solution {
    public boolean isPalindrome(String s) {
        if(s.length() == 0)
             return true;
        int l = 0, r = s.length() - 1;
        while(l < r){
            if(!Character.isLetterOrDigit(s.charAt(l))){
                l++;
            }else if(!Character.isLetterOrDigit(s.charAt(r))){
                r--;
            }else{
                if(Character.toLowerCase(s.charAt(l)) != Character.toLowerCase(s.charAt(r)))
                    return false;
                l++;
                r--;
            } 
        }
        return true;
    }
}
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4.2 最長迴文子串

LeetCode: 最長迴文子串給定一個字符串 s，找到 s 中最長的迴文子串。你能夠假設 s 的最大長度爲1000。google

以某個元素爲中心，分別計算偶數長度的迴文最大長度和奇數長度的迴文最大長度。

class Solution {
    private int index, len;
    public String longestPalindrome(String s) {
        if(s.length() < 2)
            return s;
        for(int i = 0; i < s.length()-1; i++){
            PalindromeHelper(s, i, i);
            PalindromeHelper(s, i, i+1);
        }
        return s.substring(index, index+len);
    }
    public void PalindromeHelper(String s, int l, int r){
        while(l >= 0 && r < s.length() && s.charAt(l) == s.charAt(r)){
            l--;
            r++;
        }
        if(len < r - l - 1){
            index = l + 1;
            len = r - l - 1;
        }
    }
}
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4.3 最長迴文子序列

LeetCode: 最長迴文子序列給定一個字符串s，找到其中最長的迴文子序列。能夠假設s的最大長度爲1000。最長迴文子序列和上一題最長迴文子串的區別是，子串是字符串中連續的一個序列，而子序列是字符串中保持相對位置的字符序列，例如，"bbbb"可使字符串"bbbab"的子序列但不是子串。

動態規劃： dp[i][j] = dp[i+1][j-1] + 2 if s.charAt(i) == s.charAt(j) otherwise, dp[i][j] = Math.max(dp[i+1][j], dp[i][j-1])

class Solution {
    public int longestPalindromeSubseq(String s) {
        int len = s.length();
        int [][] dp = new int[len][len];
        for(int i = len - 1; i>=0; i--){
            dp[i][i] = 1;
            for(int j = i+1; j < len; j++){
                if(s.charAt(i) == s.charAt(j))
                    dp[i][j] = dp[i+1][j-1] + 2;
                else
                    dp[i][j] = Math.max(dp[i+1][j], dp[i][j-1]);
            }
        }
        return dp[0][len-1];
    }
}
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5. 字符串的排列

Leetcode: 字符串的排列給定兩個字符串 s1 和 s2，寫一個函數來判斷 s2 是否包含 s1 的排列。換句話說，第一個字符串的排列之一是第二個字符串的子串。

咱們不用真的去算出s1的全排列，只要統計字符出現的次數便可。可使用一個哈希表配上雙指針來作。

class Solution {
    public boolean checkInclusion(String s1, String s2) {
        int l1 = s1.length();
        int l2 = s2.length();
        int [] count = new int [128];
        if(l1 > l2)
            return false;
        for(int i = 0; i<l1; i++){
            count[s1.charAt(i) - 'a']++;
            count[s2.charAt(i) - 'a']--;
        }
        if(allZero(count))
            return true;
        for(int i = l1; i<l2; i++){
            count[s2.charAt(i) - 'a']--;
            count[s2.charAt(i-l1) - 'a']++;
            if(allZero(count))
                return true;
        }
        return false;
    }
    public boolean allZero(int [] count){
        int l = count.length;
        for(int i = 0; i < l; i++){
            if(count[i] != 0)
                return false;
        }
        return true;
    }
}
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6. 打印字符串的全排列

劍指offer：字符串的排列輸入一個字符串,按字典序打印出該字符串中字符的全部排列。例如輸入字符串abc,則打印出由字符a,b,c所能排列出來的全部字符串abc,acb,bac,bca,cab和cba。

把問題拆解成簡單的步驟：第一步求全部可能出如今第一個位置的字符（即把第一個字符和後面的全部字符交換[相同字符不交換]）；第二步固定第一個字符，求後面全部字符的排列。這時候又能夠把後面的全部字符拆成兩部分（第一個字符以及剩下的全部字符），依此類推。這樣，咱們就能夠用遞歸的方法來解決。

public class Solution {
    ArrayList<String> res = new ArrayList<String>();
    public ArrayList<String> Permutation(String str) {
        if(str == null)
            return res;
        PermutationHelper(str.toCharArray(), 0);
        Collections.sort(res);
        return res;
    }
    public void PermutationHelper(char[] str, int i){
        if(i == str.length - 1){
            res.add(String.valueOf(str));
        }else{
            for(int j = i; j < str.length; j++){
                if(j!=i && str[i] == str[j])
                    continue;
                swap(str, i, j);
                PermutationHelper(str, i+1);
                swap(str, i, j);
            }
        }
    }
    public void swap(char[] str, int i, int j) {
        char temp = str[i];
        str[i] = str[j];
        str[j] = temp;
    }
}
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7. 第一個只出現一次的字符

劍指offer: 第一個只出現一次的字符在一個字符串(0<=字符串長度<=10000，所有由字母組成)中找到第一個只出現一次的字符,並返回它的位置, 若是沒有則返回 -1.

先在hash表中統計各字母出現次數，第二次掃描直接訪問hash表得到次數。也能夠用數組代替hash表。

import java.util.HashMap;
public class Solution {
    public int FirstNotRepeatingChar(String str) {
        int len = str.length();
        if(len == 0)
            return -1;
        HashMap<Character, Integer> map = new HashMap<>();
        for(int i = 0; i < len; i++){
            if(map.containsKey(str.charAt(i))){
                int value = map.get(str.charAt(i));
                map.put(str.charAt(i), value+1);
            }else{
                map.put(str.charAt(i), 1);
            }
        }
        for(int i = 0; i < len; i++){
            if(map.get(str.charAt(i)) == 1)
                return i;
        }
        return -1;
    }
}
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8. 翻轉單詞順序列

劍指offer: 翻轉單詞順序列 LeetCode: 翻轉字符串裏的單詞

藉助trim()和 split()就很容易搞定

public class Solution {
    public String reverseWords(String s) {
        if(s.trim().length() == 0)
            return s.trim();
        String [] temp = s.trim().split(" +");
        String res = "";
        for(int i = temp.length - 1; i > 0; i--){
            res += temp[i] + " ";
        }
        return res + temp[0];

    }
}
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9. 旋轉字符串

Leetcode: 旋轉字符串給定兩個字符串, A 和 B。 A 的旋轉操做就是將 A 最左邊的字符移動到最右邊。例如, 若 A = 'abcde'，在移動一次以後結果就是'bcdea' 。若是在若干次旋轉操做以後，A 能變成B，那麼返回True。

一行代碼搞定

class Solution {
    public boolean rotateString(String A, String B) {
        return A.length() == B.length() && (A+A).contains(B);
    }
}
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9.1 左旋轉字符串

劍指offer: 左旋轉字符串彙編語言中有一種移位指令叫作循環左移（ROL），如今有個簡單的任務，就是用字符串模擬這個指令的運算結果。對於一個給定的字符序列S，請你把其循環左移K位後的序列輸出。例如，字符序列S=」abcXYZdef」,要求輸出循環左移3位後的結果，即「XYZdefabc」。是否是很簡單？OK，搞定它！

在第 n 個字符後面將切一刀，將字符串分爲兩部分，再從新並接起來便可。注意字符串長度爲 0 的狀況。

public class Solution {
    public String LeftRotateString(String str,int n) {
        int len = str.length();
        if(len == 0)
            return "";
        n = n % len;
        String s1 = str.substring(n, len);
        String s2 = str.substring(0, n);
        return s1+s2;
    }
}
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9.2 反轉字符串

LeetCode: 反轉字符串編寫一個函數，其做用是將輸入的字符串反轉過來。

class Solution {
    public String reverseString(String s) {
        if(s.length() < 2)
            return s;
        int l = 0, r = s.length() - 1;
        char [] strs = s.toCharArray(); 
        while(l < r){
            char temp = strs[l];
            strs[l] = strs[r];
            strs[r] = temp;
            l++;
            r--;
        }
        return new String(strs);
    }
}
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10. 把字符串轉換成整數

劍指offer: 把字符串轉換成整數將一個字符串轉換成一個整數(實現Integer.valueOf(string)的功能，可是string不符合數字要求時返回0)，要求不能使用字符串轉換整數的庫函數。數值爲0或者字符串不是一個合法的數值則返回0。

public class Solution {
    public int StrToInt(String str) {
        if(str.length() == 0)
            return 0;
        int flag = 0;
        if(str.charAt(0) == '+')
            flag = 1;
        else if(str.charAt(0) == '-')
            flag = 2;
        int start = flag > 0 ? 1 : 0;
        long res = 0;
        while(start < str.length()){
            if(str.charAt(start) > '9' || str.charAt(start) < '0')
                return 0;
            res = res * 10 + (str.charAt(start) - '0');
            start ++;
        }
        return flag == 2 ? -(int)res : (int)res;
    }
}
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11. 正則表達式匹配

劍指offer：正則表達式匹配請實現一個函數用來匹配包括’.’和’*’的正則表達式。模式中的字符’.’表示任意一個字符，而’*’表示它前面的字符能夠出現任意次（包含0次）。在本題中，匹配是指字符串的全部字符匹配整個模式。例如，字符串」aaa」與模式」a.a」和」ab*ac*a」匹配，可是與」aa.a」和」ab*a」均不匹配

動態規劃：這裏咱們採用dp[i+1][j+1]表明s[0..i]匹配p[0..j]的結果，結果天然是採用布爾值True/False來表示。首先，對邊界進行賦值，顯然dp[0][0] = true，兩個空字符串的匹配結果天然爲True; 接着，咱們對dp[0][j+1]進行賦值，由於 i=0 是空串，若是一個空串和一個匹配串想要匹配成功，那麼只有多是p.charAt(j) == '*' && dp[0][j-1] 以後，就能夠愉快地使用動態規劃遞推方程了。

public boolean isMatch(String s, String p) {
    if (s == null || p == null) {
        return false;
    }
    boolean[][] dp = new boolean[s.length()+1][p.length()+1];
    dp[0][0] = true;
    for (int j = 0; i < p.length(); j++) {
        if (p.charAt(j) == '*' && dp[0][j-1]) {
            dp[0][j+1] = true;
        }
    }
    for (int i = 0 ; i < s.length(); i++) {
        for (int j = 0; j < p.length(); j++) {
            if (p.charAt(j) == '.') {
                dp[i+1][j+1] = dp[i][j];
            }
            if (p.charAt(j) == s.charAt(i)) {
                dp[i+1][j+1] = dp[i][j];
            }
            if (p.charAt(j) == '*') {
                if (p.charAt(j-1) != s.charAt(i) && p.charAt(j-1) != '.') {
                    dp[i+1][j+1] = dp[i+1][j-1];
                } else {
                    dp[i+1][j+1] = (dp[i+1][j] || dp[i][j+1] || dp[i+1][j-1]);
                }
            }
        }
    }
    return dp[s.length()][p.length()];
}
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12. 表示數值的字符串

劍指offer: 表示數值的字符串請實現一個函數用來判斷字符串是否表示數值（包括整數和小數）。例如，字符串」+100″,」5e2″,」-123″,」3.1416″和」-1E-16″都表示數值。可是」12e」,」1a3.14″,」1.2.3″,」+-5″和」12e+4.3″都不是。

設置三個標誌符分別記錄「+/-」、「e/E」和「.」是否出現過。

public class Solution {
    public boolean isNumeric(char[] str) {
        int len = str.length;
        boolean sign = false, decimal = false, hasE = false;
        for(int i = 0; i < len; i++){
            if(str[i] == '+' || str[i] == '-'){
                if(!sign && i > 0 && str[i-1] != 'e' && str[i-1] != 'E')
                    return false;
                if(sign && str[i-1] != 'e' && str[i-1] != 'E')
                    return false;
                sign = true;
            }else if(str[i] == 'e' || str[i] == 'E'){
                if(i == len - 1)
                    return false;
                if(hasE)
                    return false;
                hasE = true;
            }else if(str[i] == '.'){
                if(hasE || decimal)
                    return false;
                decimal = true;
            }else if(str[i] < '0' || str[i] > '9')
                return false;
        }
        return true;
    }
}
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13. 字符流中第一個不重複的字符

劍指offer: 字符流中第一個不重複的字符請實現一個函數用來找出字符流中第一個只出現一次的字符。例如，當從字符流中只讀出前兩個字符」go」時，第一個只出現一次的字符是」g」。當從該字符流中讀出前六個字符「google」時，第一個只出現一次的字符是」l」。

用一個哈希表來存儲每一個字符及其出現的次數，另外用一個字符串 s 來保存字符流中字符的順序。

import java.util.HashMap;
public class Solution {
    HashMap<Character, Integer> map = new HashMap<Character, Integer>();
    StringBuffer s = new StringBuffer();
    //Insert one char from stringstream
    public void Insert(char ch) {
        s.append(ch);
        if(map.containsKey(ch)){
            map.put(ch, map.get(ch)+1);
        }else{
            map.put(ch, 1);
        }
    }
  //return the first appearence once char in current stringstream
    public char FirstAppearingOnce() {
        for(int i = 0; i < s.length(); i++){
            if(map.get(s.charAt(i)) == 1)
                return s.charAt(i);
        }
        return '#';
    }
}
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