劍指Offer面試題：30.第一個只出現一次的字符

時間 2019-11-12

原文原文鏈接

1、題目：第一個只出現一次的字符

題目：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)。算法

　　最直觀的想法是從頭開始掃描這個字符串中的每一個字符。當訪問到某字符時拿這個字符和後面的每一個字符相比較，若是在後面沒有發現重複的字符，則該字符就是隻出現一次的字符。若是字符串有n個字符，每一個字符可能與後面的O(n)個字符相比較，所以這種思路的時間複雜度是O(n²)，可是不知足要求。數組

2、解題思路：以空間換時間

　　爲了解決這個問題，咱們能夠定義一個哈希表（外部空間），其鍵值（Key）是字符，而值（Value）是該字符出現的次數。單元測試

　　同時咱們還須要從頭開始掃描字符串兩次：測試

　　（1）第一次掃描字符串時，每掃描到一個字符就在哈希表的對應項中把次數加1。（時間效率O(n)）ui

　　（2）第二次掃描時，每掃描到一個字符就能從哈希表中獲得該字符出現的次數。這樣第一個只出現一次的字符就是符合要求的輸出。（時間效率O(n)）google

　　這樣算起來，總的時間複雜度仍然是O(n)，知足了題目要求，擦一擦汗，感嘆：這*裝得真有點技術！spa

　　裝完了B，開始將這個想法實現爲代碼：code

    public static char FirstNotRepeatingChar(string str)
    {
        if(string.IsNullOrEmpty(str))
        {
            return '\0';
        }

        char[] array = str.ToCharArray();
        const int size = 256;
        // 藉助數組來模擬哈希表，只用1K的空間消耗
        uint[] hastTable = new uint[size];
        // 初始化數組
        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            hastTable[i] = 0;
        }

        for (int i = 0; i < array.Length; i++)
        {
            hastTable[array[i]]++;
        }

        for (int i = 0; i < array.Length; i++)
        {
            if (hastTable[array[i]] == 1)
            {
                return array[i];
            }
        }

        return '\0';
    }

PS：字符（char）是一個長度爲8的數據類型，所以總共有256種可能。（在C#中char則是長度爲16位也就是2個字節）這裏咱們只列舉char是1個字節的狀況，咱們建立一個長度爲256的數組來模擬哈希表，每一個字母根據其ASCII碼值做爲數組的下標對應數組的一個數字，而數組中存儲的是每一個字符出現的次數。計算下來，它的大小是256*4字節（1個int類型在Windows下佔4個字節）=1K。因爲這個數組的大小是個常數，所以能夠認爲這種算法的空間複雜度是O(1)。　blog

3、單元測試

3.1 測試用例

    // 常規輸入測試，存在只出現一次的字符
    [TestMethod]
    public void FirstCharTest1()
    {
        char actual = CharHelper.FirstNotRepeatingChar("google");
        Assert.AreEqual(actual, 'l');
    }

    // 常規輸入測試，不存在只出現一次的字符
    [TestMethod]
    public void FirstCharTest2()
    {
        char actual = CharHelper.FirstNotRepeatingChar("aabccdbd");
        Assert.AreEqual(actual, '\0');
    }

    // 常規輸入測試，全部字符都只出現一次
    [TestMethod]
    public void FirstCharTest3()
    {
        char actual = CharHelper.FirstNotRepeatingChar("abcdefg");
        Assert.AreEqual(actual, 'a');
    }

    // 魯棒性測試，輸入NULL
    [TestMethod]
    public void FirstCharTest4()
    {
        char actual = CharHelper.FirstNotRepeatingChar(null);
        Assert.AreEqual(actual, '\0');
    }