劍指Offer（Java）-替換空格

題目：請實現一個函數，把字符串中的每一個空格替換成「%20」。例如輸入「We are happy"，則輸出」We%20are%20happy".

緣由：在網絡編程中，若是URL參數中含有特殊字符，如：空格、「#」等，可能致使服務器端沒法得到正確的參數值。咱們須要將這些特殊符號轉換成服務器識別的字符。轉換規則是在「%」後面跟上ASCII碼的兩位十六進制的表。好比：空格的ASCII瑪是32，即十六進制的0x20，所以空格被替換成「%20」。

時間複雜度爲O(n^2)不足以拿到Offer

如今咱們考慮怎麼作替換操做。最直觀的作法是從頭至尾掃描字符串，每一次碰到空格字符的時候作替換。因爲是把1個字符替換稱3個字符，咱們必須把空格後面的全部的字符都後移兩個字節，不然就有兩個字符被覆蓋了。

舉個例子，咱們從頭至尾把「We are happy"中的每個空格替換成」%20「。爲了形象期間，咱們能夠用一個表格來表示字符串，表格中的每一個格子表示一個字符。以下圖所示：

咱們替換了第一個空格，這個字符串編程圖b中的內容，表格中灰色背景表示須要移動的字符。接着咱們替換第二個空格，替換以後的內容如圖c所示。同時咱們注意到用深灰色的北京標註」happy「部分被移動了兩次。

假設字符的長度是n。對每一個空格字符，須要移動後面O(n)個字符，所以對含有O(n)個空格字符串而言總的時間效率是O(n^2).

以下代碼：

package cglib;

public class SingletonClass {

    public static void main(String args[]){
        String s="We are happy.";
        System.out.println(replaceBlank(s));
        }
        public static String replaceBlank(String input){
        if(input==null)
        return null;
        StringBuffer outputBuffer=new StringBuffer();
        for(int i=0;i<input.length();i++){
        if(input.charAt(i)==' '){
        outputBuffer.append("%");
        outputBuffer.append("2");
        outputBuffer.append("0");
        }else {
        outputBuffer.append(String.valueOf(input.charAt(i)));
        }
        }
        return new String(outputBuffer);
        }
}

輸出爲：

We%20are%20happy.

當咱們把這種思路和代碼闡述給面試官後，他不會就此滿意，他將讓咱們尋找更快的方法。在前面的分析中，咱們發現數組中的不少字符都移動了不少次，能不能減小移動的次數呢？咱們換一種思路，把從前向後替換成從後向前替換。

考慮時間複雜度爲O(n)的解法，搞定Offer就靠它了

 

咱們先遍歷一次字符串，這樣就可以統計出字符串中空格的綜述，並能夠計算出替換以後字符串的總的長度。每替換一個空格，長度增長2，所以替換之後的 字符串的長度等於原來的長度加上2乘以空格的數目，咱們仍是之前面的字符串」We are happy"爲例，「We are happy"這個字符串的長度是14，裏面有兩個空格，所以替換以後的字符串的長度爲18

咱們從字符串的後面開始複製和替換。首先準備兩個指針，P1和P2.   P1指向原始字符串的末尾，而P2指向替換以後的字符串的末尾。接下來咱們向前移動指針P1,逐個把它指向的字符複製到P2指向的位置，直到碰到第一個空 格爲止。此時字符串包含以下圖b所示，灰色陰影的區域是作了字符拷貝的區域。碰到第一個空格以後，把P1向前移動一格，在P2以前插入字符串」%20「， 因爲」%20「的長度爲3，同時也要把P2向前移動3格如圖所示。

咱們接着向前複製，直到碰到第二個空格（d)所示。和上一次同樣，咱們再把P1向前移動1格，並把P2向前移動3格插入」%20「（如圖e)，此時P1，P2指向同一個位置，代表全部的空格都已經替換完畢。

從上面的分析咱們能夠看出，全部的字符都只複製一次，所以這個算法的時間效率是O(n)，比第一個思路要快。

實現以下：

package cglib;

public class SingletonClass {

     //計算字符串中包含的空格個數  
    public static int getBlankNum(String testString){  
        int count = 0 ;  
        for(int i = 0;i<testString.length();i++){  
            String tempString = String.valueOf(testString.charAt(i));  
            if(tempString.equals(" ")){  
                count++;  
            }  
        }  
        return count;  
    }  
    //打印char[] 數組  
    public static void printArray(char[] testArray){
        System.out.println("開始打印數組");
        for(char i :testArray){  
            System.out.print(i);  
        }  
        System.out.println();  
    }  
    //將字符串空格轉化爲20%  
    public static void replaceAllBlank(String testString){  
        if(testString == null || testString.length() <= 0){  
            return;  
        }  
        //字符數組初始長度  
        int length = testString.length();
        System.out.println("字符串原始長度："+length);
        //字符數組增長長度後  
        int newLength = testString.length()+ getBlankNum(testString)*2;  
        System.out.println("字符串增長後的長度："+newLength);
        char[] tempArray = new char[newLength];
        System.out.println("數組："+tempArray);
        System.arraycopy(testString.toCharArray(), 0, tempArray, 0, testString.toCharArray().length);  
        System.out.println("字符："+testString.toCharArray());
        System.out.println("長度："+testString.toCharArray().length);
        int indexofOriginal = length - 1;  
        int indexofNew = newLength -1;  
        System.out.println("未替換空格時的字符串：");  
        printArray(testString.toCharArray());
    
        while(indexofOriginal >=0 && indexofOriginal != indexofNew){
            System.out.println("indexofOriginal："+indexofOriginal);//原始數組最後一位
            System.out.println("indexofNew："+indexofNew);//替換數組最後一位
            System.out.println("tempArray[indexofOriginal]："+tempArray[indexofOriginal]);
            if(tempArray[indexofOriginal]==' '){
                System.out.println("出現空格，替換");
                tempArray[indexofNew--]='0';
                System.out.println("替換第一個字符後：tempArray[indexofNew]="+tempArray[indexofNew]);
                System.out.println("替換第一個字符後：indexofNew="+indexofNew);
                tempArray[indexofNew--]='2';
                System.out.println("替換第二個字符後：tempArray[indexofNew]="+tempArray[indexofNew]);
                System.out.println("替換第二個字符後：indexofNew="+indexofNew);
                tempArray[indexofNew--]='%';
                System.out.println("替換第三個字符後：tempArray[indexofNew]="+tempArray[indexofNew]);
                System.out.println("替換第三個字符後：indexofNew="+indexofNew);
                
            }else{
                System.out.println("沒有空格數組裏面自減前:indexofNew="+indexofNew);
                tempArray[indexofNew--]= tempArray[indexofOriginal];
                System.out.println("沒有空格:tempArray[indexofOriginal]="+tempArray[indexofOriginal]);
                System.out.println("沒有空格賦值後:tempArray[indexofNew]="+tempArray[indexofNew]);
                System.out.println("沒有空格數組裏面自減後:indexofNew="+indexofNew);
            }  
            System.out.println("indexofOriginal自減前："+indexofOriginal);
            indexofOriginal--;
            System.out.println("indexofOriginal自減後："+indexofOriginal);
        }  
        System.out.println("替換空格後的字符串：");  
        printArray(tempArray);  
    }  
    public static void main(String[] args){  
        String str = "We are happy";  
        replaceAllBlank(str);  
    }  
}

輸出：

字符串原始長度：12
字符串增長後的長度：16
數組：[C@139a55
字符：[C@1db9742
長度：12
未替換空格時的字符串：
開始打印數組
We are happy
indexofOriginal：11
indexofNew：15
tempArray[indexofOriginal]：y
沒有空格數組裏面自減前:indexofNew=15
沒有空格:tempArray[indexofOriginal]=y
沒有空格賦值後:tempArray[indexofNew]=

沒有空格數組裏面自減後:indexofNew=14
indexofOriginal自減前：11
indexofOriginal自減後：10
indexofOriginal：10
indexofNew：14
tempArray[indexofOriginal]：p
 

沒有空格數組裏面自減前:indexofNew=14
沒有空格:tempArray[indexofOriginal]=p
沒有空格賦值後:tempArray[indexofNew]=
indexofNew：13
tempArray[indexofOriginal]：p
沒有空格數組裏面自減前:indexofNew=13
沒有空格:tempArray[indexofOriginal]=p
沒有空格賦值後:tempArray[indexofNew]=

沒有空格數組裏面自減後:indexofNew=12
indexofOriginal自減前：9
indexofOriginal自減後：8
indexofOriginal：8

indexofNew：12
tempArray[indexofOriginal]：a
沒有空格數組裏面自減前:indexofNew=12
沒有空格:tempArray[indexofOriginal]=a
沒有空格賦值後:tempArray[indexofNew]=y

沒有空格數組裏面自減後:indexofNew=11
indexofOriginal自減前：8
indexofOriginal自減後：7
indexofOriginal：7
indexofNew：11
tempArray[indexofOriginal]：h
沒有空格數組裏面自減前:indexofNew=11
沒有空格:tempArray[indexofOriginal]=h
沒有空格賦值後:tempArray[indexofNew]=p
沒有空格數組裏面自減後:indexofNew=10
indexofOriginal自減前：7
indexofOriginal自減後：6
indexofOriginal：6
indexofNew：10
tempArray[indexofOriginal]：

出現空格，替換
替換第一個字符後：tempArray[indexofNew]=p
替換第一個字符後：indexofNew=9
替換第二個字符後：tempArray[indexofNew]=a
替換第二個字符後：indexofNew=8
替換第三個字符後：tempArray[indexofNew]=h
替換第三個字符後：indexofNew=7
indexofOriginal自減前：6
indexofOriginal自減後：5
indexofOriginal：5
indexofNew：7
tempArray[indexofOriginal]：e
沒有空格數組裏面自減前:indexofNew=7
沒有空格:tempArray[indexofOriginal]=e
沒有空格賦值後:tempArray[indexofNew]=
沒有空格數組裏面自減後:indexofNew=6
indexofOriginal自減前：5
indexofOriginal自減後：4
indexofOriginal：4
indexofNew：6
tempArray[indexofOriginal]：r
沒有空格數組裏面自減前:indexofNew=6
沒有空格:tempArray[indexofOriginal]=r
沒有空格賦值後:tempArray[indexofNew]=e

沒有空格數組裏面自減後:indexofNew=5 indexofOriginal自減前：4 indexofOriginal自減後：3 indexofOriginal：3 indexofNew：5 tempArray[indexofOriginal]：a 沒有空格數組裏面自減前:indexofNew=5 沒有空格:tempArray[indexofOriginal]=a 沒有空格賦值後:tempArray[indexofNew]=r 沒有空格數組裏面自減後:indexofNew=4 indexofOriginal自減前：3 indexofOriginal自減後：2 indexofOriginal：2 indexofNew：4 tempArray[indexofOriginal]： 出現空格，替換 替換第一個字符後：tempArray[indexofNew]=a 替換第一個字符後：indexofNew=3 替換第二個字符後：tempArray[indexofNew]= 替換第二個字符後：indexofNew=2 替換第三個字符後：tempArray[indexofNew]=e 替換第三個字符後：indexofNew=1 indexofOriginal自減前：2 indexofOriginal自減後：1 替換空格後的字符串： 開始打印數組 We%20are%20happy