深刻淺出經典面試題之——反轉字符串

深刻淺出經典面試題之——反轉字符串

前言

現在不管大小公司，都喜歡出一些算法題來測試面試者的算法功底或者說是計算機功底。而現在Android和Java把不少方法都封裝成API了，致使咱們寫代碼每每只是調調API，沒有深刻了解過一些功能的底層算法實現。所以，研究算法一是能在面試中正確快速的解決算法題，而是能提升咱們的編程功底，更好地編寫出高效穩健的代碼。

今天，咱們研究的是——反轉字符串。

//輸入一個字符串，輸出它的倒序字符串，注意不能使用系統提供的API
input:  Hello
output: olleH

幾種解法

string:  Hello
  length:  5
  
          0 1 2 3 4 
  before: H e l l o
  after:  o l l e H
  
  index             sum
  0: H--->o  0-->4  4
  1: e--->l  1-->3  4
  2: l--->l  2-->2  4
  ...
  
  
  分析字符串反轉先後的規律可知:
      兩個反轉字符串字符的下標之和爲字符串長度-1.

1.使用數組

最常規的解法，也是咱們在面試的時候最容易想到的一種方法。

具體思路是:

* 將字符串轉換爲char數組
* 遍歷循環給char數組賦值

編碼實現：

public static String strReverseWithArray(String string){
        if(string==null||string.length()==0)return string;
        int length = string.length();
        char [] array = string.toCharArray();
        for(int i = 0;i<length;i++){
            array[i] = string.charAt(length-1-i);
        }
        return new String(array);
    }

優化：

分析上一種解法，循環遍歷時，咱們不須要循環這麼屢次。每次循環的時候，咱們應該直接給前、後位置都賦值。

編碼實現:

public static String strReverseWithArray2(String string){
        if(string==null||string.length()==0)return string;
        int length = string.length();
        char [] array = string.toCharArray();
        for(int i = 0;i<length/2;i++){
            array[i] = string.charAt(length-1-i);
            array[length-1-i] = string.charAt(i);
        }
        return new String(array);
    }

2.使用棧

咱們都知道，棧有"後進先出(LIFO)"的特色。這一特色恰好用於反轉字符串。

具體思路是:

• 將字符串轉換爲char數組
• 將char數組中的字符依次壓入棧中
• 將棧中的字符依次彈出賦值給char數組

編碼實現：

public static String strReverseWithStack(String string){
        if(string==null||string.length()==0)return string;
        Stack<Character> stringStack = new Stack<>();
        char [] array = string.toCharArray();
        for(Character c:array){
            stringStack.push(c);
        }
        int length = string.length();
        for(int i= 0;i<length;i++){
            array[i] = stringStack.pop();
        }
        return new String(array);
    }

3.逆序遍歷

仔細觀察會發現，反轉字符串其實是逆序輸出字符串中的字符。

具體思路是:

• 逆序遍歷字符串中的字符，並將它依次添加到StringBuilder中

編碼實現：

public static String strReverseWithReverseLoop(String string){
        if(string==null||string.length()==0)return string;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for(int i = string.length()-1;i>=0;i--){
            sb.append(string.charAt(i));
        }
        return sb.toString();
    }

4.使用位運算

計算機的數據流本質上都是0，1二進制數據。字符串也是同樣。而二進制數據的處理每每是經過位運算來實現的。位操做有:與，或，非，異或。

對位運算有過了解的應該知道，使用異或操做能實現交換兩個變量的值而不引入第三個變量。

實現原理:

• 首先介紹異或操做

異或操做: 當兩兩數值相同爲否，而數值不一樣爲真。寫做A^B
 
 A  B  A^B
 0  0   0
 0  1   1
 1  0   1
 0  1   0

• 使用異或操做交換數值

兩個數異或的結果再與其中一個數異或的結果是另一個數
 
 這涉及到了離散數學中的異或的性質:
 1.交換律:A^B=B^A
 2.結合律: A^(B^C)=(A^B)^C
 3.恆等律:X^0=0
 4.歸零律:X^X=0
 5.自反：A^B^B = A^0=A
 
 根據以上性質:
 
 A=A^B
 B=A^B
 A=A^B
 
 經過以上三步，能實如今程序中交換兩個變量的數值的目標。

• 使用異或操做交換字符值

before:"Hello"
 after: "olleH"
 
 index: 0   1   2   3   4
 char : H   e   l   l   o
 ASCII: 72  101 108 108 111
 
 以第0個字符和第4個字符交換爲例:
 
 交換前:
 array[0]=1001000
 array[4]=1101111
 
 交換:
 array[0]=array[0]^array[4]=0100111
 array[4]=array[4]^array[0]=1001000
 array[0]=array[0]^array[4]=1101111
 
 交換後:
 array[0]=1101111--->111-->o
 array[4]=1001000--->72--->H

編碼實現：

public static String strReverseWithXor(String string){
        if(string==null||string.length()==0)return string;
        char [] array =string.toCharArray();
        int length = string.length()-1;
        for(int i =0;i<length;i++,length--){
            array[i]^=array[length];
            array[length]^=array[i];
            array[i]^=array[length];
        }
        return new String(array);
    }

5.使用遞歸

當咱們反轉字符串的時候，腦海裏想的就是從首尾兩端依次交換直到到達中間位置。當咱們在反轉某個字符時，剩下的字符串也是一個反轉字符串的過程。這樣，咱們就能用遞歸的方法來實現反轉字符串的目的。

具體思路是:

• 找出遞歸結束的臨界條件
• 對針對於臨界條件的不一樣的值作出不一樣的處理

編碼實現：

public static String strReverseWithRecursive(String string){
        if(string==null||string.length()==0)return string;
        int length = string.length();
        if(length==1){
            return string;
        }else{
            return  strReverseWithRecursive(string.substring(1))+string.charAt(0);
        }
    }