算法知識梳理(2) 字符串算法第一部分

1、概要

本文介紹了有關字符串的算法第一部分的Java代碼實現，全部代碼都可經過 在線編譯器 直接運行，算法目錄：

• 替換字符串中的空格
• 輸入一個字符串，打印出該字符串的全部排列
• 第一個只出現一次的字符
• 翻轉句子
• 計算字符串之間的最短距離

2、代碼實現

2.1 替換字符串中的空格

問題描述

實現一個函數，將字符串p中的全部空格都替換成爲指定的字符串r。

解決思路

• 遍歷原始的字符串p，統計原先字符串中空格的個數spaceNum。
• 建立一個新的數組n，用於存放替換後的字符串。因爲原先字符串中空格也佔了一個位置，所以新數組n的長度爲p.len + (r.len - 1) * spaceNum。
• 對於p 從後往前遍歷，若是 遇到了空格，那麼就將須要替換的字符串r中的字符 從後往前 填入n數組中；若是 遇到了非空格，那麼就將p中的字符填入n數組中。

實現代碼

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);
	}
}
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運行結果

>> I%20am%20sentence%20with%20space
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2.2 輸入一個字符串，打印出該字符串的全部排列

問題描述

輸入一個字符串，打印出該字符串中字符的全部排列。例如輸入字符串abc，則輸出由字符a、b、c所能排列出來的全部字符串abc、acb、bac、bca、cab和cba。

解決思路

這是一個 遞歸問題，求一個長度爲n的字符串的全排列的方法爲：

• n[0..n.len-1]全排列的計算方法爲：將n[0]位置的字符分別和n[1..n.len-1]的每個字符串交換，n[0]和交換後的n[1..n.len - 1]的全排列進行組合。咱們將字符串{s}的全排列表示爲{s}，那麼對於abc來講，其全排列{abc}，就等因而a + {bc}、b + {ac}，c + {ba}。
• 以此類推，n[1..n.len - 1]的全排列，則是將n[1]分別和n[2..n.len - 1]的每個字符串交換，再求出交換後的n[2..len - 1]的全排列，遞歸結束的條件爲n[i..n.len - 1]只有一個字符，例如，bc的全排列爲b + {c}、c + {b}，而{c}和{b}的全排列只有一種，所以遞歸結束，這時候就能夠打印出結果。

實現代碼

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);
	}
}
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運行結果

>> abc
>> acb
>> bac
>> bca
>> cba
>> cab
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2.3 第一個只出現一次的字符

問題描述

在字符串中找出第一個只出現一次的字符。如輸入abaccdeff，則輸出b，要求時間複雜度爲O(n)。

解決思路

這裏須要採用 以空間換時間 的思想，也就是建立一個足夠大的數組c，這裏爲256，而後對原始的數組p進行兩次遍歷：

• 第一次 從頭開始 遍歷p，以p的值做爲數組c的下標，並將c中對應位置的值加1，也就是說c[Integer.valueOf(i)]的值表示的是字符i在p中出現的次數。這和HashMap的原理有些相似，只不過是將查找的key值直接簡化成爲了value的整型值。
• 第二次 從頭開始 遍歷p，查找數組c對應位置該值是否爲1，若是爲1，那麼就表示它是第一次只出現一次的字符。

實現代碼

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);
	}
}
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運行結果

>> b
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2.4 翻轉句子

問題描述

翻轉句子中單詞的順序，但單詞內字符的順序不變，句子中單詞以空格符隔開。例如I am a original string翻轉後的結果爲string original a am I。

解決思路

實現過程分爲兩步：

• 第一步，將整個句子中的全部字符都翻轉
• 第二步，遍歷翻轉後的句子，對於句子內的每個單詞，將其字符再翻轉一次，就能保證單詞內字符的順序不變。翻轉單詞的時候，經過pStart和pEnd記錄每次遇到單詞的起止下標，並使用子方法reverseSub對單詞中的字符進行翻轉。

實現代碼

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){
		//首先翻轉整個具體的全部字符。
		reverseSub(p, 0, length-1);
		int pStart = 0;
		int pEnd = 0;
		//從頭開始遍歷，尋找句子中的單詞，pStart和pEnd分別表示單詞的起止下標。
		while(pStart < length && pEnd < length){
			if(p[pStart] == ' '){
				pStart++;
				pEnd++;
			} else if (p[pEnd] == ' ' || p[pEnd] == '\0') {
				//翻轉單詞中的字符。
				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);
	}
}
複製代碼

運行結果爲：

>> string original a am I
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2.5 計算字符串之間的最短距離

問題描述

假設咱們有兩個字符串A和B，那麼若是想要將字符串A經過如下三種操做變換成B：刪除、新增和修改，操做步驟的次數就稱爲 字符串 A 和 B 之間的距離。

如今給定兩個字符串，求這兩個字符串之間的最短距離。

解決思路

首先，咱們須要先明確一個前提條件：若是A的長度爲0，那麼A和B之間的距離就爲B的長度，反之對於B也如此。

下面，咱們在來看普通的狀況，假如A[0]和B[0]相同，那麼A和B之間的距離就爲A[1..A.len-1]和B[1..B.len-1]之間的距離；假如A[0]和B[0]不相同，那麼想要讓A和B相同，執行的操做有如下幾種：

• 刪除A的第一個字符，而後計算A[1..A.len-1]和B[0..B.len-1]的距離
• 刪除B的第一個字符，而後計算A[0..A.len-1]和B[1..B.len-1]的距離
• 修改A的第一個字符爲B的第一個字符，而後計算A[1..A.len-1]和B[1..B.len-1]的距離
• 修改B的第一個字符爲A的第一個字符，而後計算A[1..A.len-1]和B[1..B.len-1]的距離
• 增長A的第一個字符到B第一個字符以前，而後計算A[1..A.len-1]和B[0...B.len-1]的距離
• 增長B的第一個字符到A第一個字符以前，而後計算A[0...A,len-1]和B[1..B.len-1]的距離

對於以上這六種狀況，其實最終均可以概括爲 通過一次操做，再加上剩下部分的操做次數，那麼咱們的接下來的工做就是 求出剩下部分的操做部分的最小值。對於上面的任意一種狀況，通過劃分後A和B的長度都會減小，那麼最終必然會達到咱們在一開始談到的 前提條件：若是A的長度爲0，那麼A和B之間的距離就爲B的長度，反之對於B也如此。

實現代碼

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的第一個字符相同。
			return calStringDis(p1, p2, p1Start+1, p2Start+1, p1Len-1, p2Len-1);
		else {
			//(1) 刪除B的第一個字符，或者將B的第一個字符放到A以前。
			int t1 = calStringDis(p1, p2, p1Start, p2Start+1, p1Len, p2Len-1);
			//(2) 刪除A的第一個字符，或者將A的第一個字符放到B以前。
			int t2 = calStringDis(p1, p2, p1Start+1, p2Start, p1Len-1, p2Len);
			//(3) 修改A的第一個字符爲B的第一個字符，或者修改B的第一個字符爲A的第一個字符。
			int t3 = calStringDis(p1, p2, p1Start+1, p2Start+1, p1Len-1, p2Len-1);
			//計算以上三種狀況的最小值，再加上此次操做的次數。
			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));
	}
}
複製代碼

運行結果

>> 2
複製代碼

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