面試必備：數組和字符串
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數據結構和算法有多重要？
我想有追求的程序員都不會放過它的。 打個比方，在金庸的武俠世界裏，數據結構和算法它就像一門上乘的內功心法，一旦掌握了它，各類武功信手拈來，毫無壓力（張無忌就是一個典型的例子），對於程序員來講，它能決定你在技術這條道路上能走多遠。github
本文主要涉及數組、字符串這幾個數據結構，而後經過解答和分析幾道常見的面試題，從中分享一些個人學習心得和解題套路，但願對你有幫助。面試
題目1：翻轉句子
題目： 給定一個英文句子，每一個單詞之間都是由一個或多個空格隔開，請翻轉句子中的單詞順序（包括空格的順序），但單詞內字符的順序保持不變。例如輸入"www google com "，則應輸出" com google www"。算法
若是你常常關注算法相關文章，這道題應該會比較熟悉，各類博客和書籍上都有出現，不熟悉也不要緊，如今咱們就一塊兒來嘗試解答下。這裏要注意題意和網上流傳的題目有個不一樣點：網上基本都是單詞間有且只有一個空格，而此題須要考慮一個或多個空格的狀況。編程
解題思路
試想一下，若是將整個字符串翻轉，結果是句子是反轉了，但單詞內的字符順序也翻轉了。若是要保證單詞內順序不變，只須要再將每一個單詞翻轉一下就知足要求了。數組
因爲題中「www google com 」字符串較長，我就以" hello world"爲例分析下這個過程，請看下圖。緩存
注：（1）字符串" hello world"初始狀態，注意首字符是空格。 （2）將" hello world"整個句子翻轉後的樣子。能夠看出不只翻轉了句子中單詞的順序(包括空格)，連單詞內的字符順序也翻轉了。(3) 定義兩個指針p一、p2都指向句子的首字符。 （4）首字符d，不是空格，此時p1指針不動，p2指針向右移動1位，指向字符 l。（移動p2指針目的：檢查單詞的結束位置。） （5）因爲第二個字符爲 l ，也不是空格，p2繼續向右移動1位。（6）屢次移動後，p2指針在第一個空格處停下來，此時就能得知p2-1爲該單詞的結束位置。（7）反轉兩個指針（p一、p2-1）中間的字符串。（8）交換後，重置兩個指針位置p1=p2++。以此類推，繼續尋找下一個單詞並翻轉，直到指針移動到句子末尾就結束循環。bash
此思路的關鍵是：1. 實現一個函數/方法，翻轉字符串中的一段。 2. 判斷並獲取句子中的單詞，注意空格。微信
測試用例
- 功能測試：多個單詞、1個單詞、單詞間只有一個空格、單詞間有多個空格。
- 特殊輸入測試：空字符、字符串中只有空格、null對象（指針）。
編碼實現
- Java代碼
/**
* @param chars 原字符串
* @param start 大於等於0
* @param end 小於 length
* @return
*/
private char[] v1_0_reverse(char[] chars, int start, int end) {
// str 判斷null， 索引有效值判斷
if (chars == null || start < 0 || end >= chars.length || start >= end) {
return chars;
}
while (start < end) {
// 收尾字符互換，直到替換完成。
char temp = chars[start];
chars[start] = chars[end];
chars[end] = temp;
start++;
end--;
}
return chars;
}
private String v1_0_solution(String sentence) {
if (sentence == null || sentence.isEmpty()) {
return sentence;
}
int length = sentence.length();
// 第一步翻轉全部字符
char[] chars = v1_0_reverse(sentence.toCharArray(), 0, length - 1);
System.out.println(new String(chars));
// 第二步翻轉每一個單詞（重點：怎麼找到單詞）
int start = 0, end = 0;
while (start < length) {
if (chars[start] == ' ') {
// 遇到空格就向右邊繼續查找
start++;
end++;
} else if (end == length || chars[end] == ' ') {
// 遇到空格或者已經到了字符串末尾，此時翻轉找到的單詞內部字符，這裏須要注意end-1
chars = v1_0_reverse(chars, start, end - 1);
System.out.println(new String(chars));
// 從新制定檢查索引start
start = end++;
} else {
// end加1，爲了檢查單詞是否結束
end++;
}
}
return new String(chars);
}
複製代碼
- C++ 代碼實現
// 反轉字符串
void Reverse(char *pBegin, char *pEnd)
{
if(pBegin == NULL || pEnd == NULL)
return;
while(pBegin < pEnd)
{
char temp = *pBegin;
*pBegin = *pEnd;
*pEnd = temp;
pBegin ++, pEnd --;
}
}
// 翻轉句子中單詞順序，但保證單詞內字符順序不變。
char* ReverseSentence(char *pData)
{
if(pData == NULL)
return NULL;
char *pBegin = pData;
char *pEnd = pData;
while(*pEnd != '\0')
pEnd ++;
pEnd--;
// 翻轉整個句子
Reverse(pBegin, pEnd);
// 翻轉句子中的每一個單詞
pBegin = pEnd = pData;
while(*pBegin != '\0')
{
if(*pBegin == ' ')
{
pBegin ++;
pEnd ++;
}
else if(*pEnd == ' ' || *pEnd == '\0')
{
Reverse(pBegin, --pEnd);
pBegin = ++pEnd;
}
else
{
pEnd ++;
}
}
return pData;
}
複製代碼
若是你在面試的時候遇到這道題，而且很容易就想到了這個算法，有經驗的面試官就會在這道題基礎上加點難度，繼續考查面試者。so，第二道題來了：
題目：接上題，面試官繼續提問，咱們獲得的" com google www"須要被用做一個URL的參數，因此這裏須要的處理是去掉開頭結尾的無效空格，並將兩個單詞中間的每個空格都替換爲"%20"。例如" com google www"應被轉換爲"com%20%20google%20www"，請給出轉換函數。
解題思路
- 第一步去掉收尾的無效空格；好比" com google www"去掉後獲得"com google www"。
- 第二步將兩個單詞中間的每個空格都替換爲"%20"。
仍是以" hello world"爲例，簡單分析下解題過程，請看下圖。
注：（1）字符串" hello world"，這裏注意首字符是空格。 （2）剔除首尾空格後。 （3）對原字符串進行擴容。newLen = len + 2 x blackCount；這裏解釋下新數組的長度是如何計算的，因爲是將每個空格都替換爲"%20",就至關於原來佔一個字符替換後要佔三個字符，換言之，每個空格就會多出兩個字符長度，因此就有前面的表達式。 （4） 定義兩個指針p一、p2，分別指向len-1和newLen-1位置。 （5）判斷p1指針是否指向空格，若是是則在p2處開始插入字符「%20」，不是則將p1指向的值複製給p2並將兩個指針往左移動一位。這裏將p1指向的字符 d 賦值給p2，並將兩個指針向左移動一位。 （6）將p1指向的字符 l 賦值給p2，並移動指針。 （7）屢次賦值和移動後，p1指向了第一個空格。 （8）在p2處依次插入字符 0 、 2 、 % ，並指針p2向左移動三位，結束後將p1向左移動一位，此時p一、p2重合結束循環。
測試用例
- 功能測試：先後有無空格狀況、中間一個或多個空格狀況。
- 特殊輸入測試：空字符、字符串中只有空格、null對象（指針）。
編碼實現
- Java代碼
private String v1_1_solution(String sentence) {
if (sentence == null || sentence.isEmpty()) {
return sentence;
}
// 去掉字符串收尾的空格
sentence = trim(sentence);
int len = sentence.length();
char[] chars = sentence.toCharArray();
int count = getSpaceCount(sentence);
int newLen = 2 * count + len;
// 擴容，內部使用System.arraycopy 方法實現。
chars = Arrays.copyOf(chars, newLen);
int index = len - 1;
int newIndex = newLen - 1;
while (index >= 0 && newIndex > index) {
if (chars[index] == ' ') {
chars[newIndex--] = '0';
chars[newIndex--] = '2';
chars[newIndex--] = '%';
} else {
chars[newIndex--] = chars[index];
}
index--;
}
return new String(chars);
}
/**
* 剔除字符串收尾的空格
*
* @param origin
* @return
*/
private String trim(String origin) {
char[] chars = origin.toCharArray();
int length = chars.length;
int st = 0;
while (st < length && chars[st] == ' ') {
st++;
}
while (st < length && chars[length - 1] == ' ') {
length--;
}
// 若是收尾有空格，就截取生成新的字符串
if (st > 0 || length < chars.length) {
origin = new String(chars, st, (length - st));
}
return origin;
}
private int getSpaceCount(String sentence) {
char[] chars = sentence.toCharArray();
int count = 0;
for (char c : chars) {
if (c == ' ') {
count++;
}
}
return count;
}
複製代碼
- C++實現
/* 去掉收尾空格:將原字符串截取後返回新字符串 */
void trim(char *strIn, char *strOut){
int i = 0;
int j = strlen(strIn) - 1;
while(strIn[i] == ' ')
++i;
while(strIn[j] == ' ')
--j;
strncpy(strOut, strIn + i , j - i + 1);
strOut[j - i + 1] = '\0';
}
/*length 爲字符數組string的總容量*/
void replaceBlank(char string[], int length)
{
if(string == NULL && length <= 0)
return;
/*originalLength 爲字符串string的實際長度*/
int originalLength = 0;
int numberOfBlank = 0;
int i = 0;
while(string[i] != '\0')
{
++ originalLength;
if(string[i] == ' ')
++ numberOfBlank;
++ i;
}
/*newLength 爲把空格替換成'%20'以後的長度*/
int newLength = originalLength + numberOfBlank * 2;
if(newLength > length)
return;
int indexOfOriginal = originalLength;
int indexOfNew = newLength;
while(indexOfOriginal >= 0 && indexOfNew > indexOfOriginal)
{
if(string[indexOfOriginal] == ' ')
{
string[indexOfNew --] = '0';
string[indexOfNew --] = '2';
string[indexOfNew --] = '%';
}
else
{
string[indexOfNew --] = string[indexOfOriginal];
}
-- indexOfOriginal;
}
}
複製代碼
題目2：調整數組中元素順序
題目： 給定一個整數數組，請實現一個函數來調整數組中數字的順序，使得全部奇數都位於偶數以前。
解題思路
此題比較簡單，我最早想到的解法是這樣：咱們維護兩個指針(索引)，一個指針指向數組的第一個數字，稱之爲頭指針，向右移動；一個指針指向最後一個數字，稱之爲尾指針，向左移動。
注：（1）初始化兩個指針P一、P2，分別指向數組的頭部和尾部。（2）由上一步得知，指針P1指向的數字是偶數2，而P2指向的數字是奇數5，知足條件，咱們交換這兩個數字。（3） P1繼續向右移動直到指向偶數6，P2繼續向左移動直到指向奇數7。（4）交換兩個指針指向的數字。（5）P1，P2繼續移動後重疊，代表全部奇數已位於偶數前面了。
循環結束條件：兩個指針重疊時或P2指針移動到了P1指針的前面，此時退出循環。 能夠看出此算法，一次循環搞定，因此時間複雜度O(n), 因爲在原數組上操做，因此空間複雜度O(1)。
測試用例
- 功能測試：全是奇數、全是偶數、奇偶數存在但已排好序/未排好序。
- 特殊輸入測試： null對象、數組元素爲0、有負數狀況。
編碼
- Java實現
private int[] v2_0_solution(int[] nums) {
if (nums == null || nums.length <= 1) {
return nums;
}
int st = 0;
int end = nums.length - 1;
while (st < end) {
// find even number
if (isOdd(nums[st])) {
st++;// 奇數，索引右移
} else if (!isOdd(nums[end])) {
end--;// 偶數，索引左移
} else {
// 奇偶數互換
int temp = nums[st];
nums[st] = nums[end];
nums[end] = temp;
st++;
end--;
}
}
return nums;
}
// 與1作按位運算，不爲0就是奇數，反之爲偶數
private boolean isOdd(int n) {
return (n & 1) != 0;
}
複製代碼
- C++實現
// 互換
void swap(int* num1, int* num2)
{
int temp = *num1;
*num1 = *num2;
*num2 = temp;
}
//判斷是否爲奇數
bool isOdd(int data)
{
return (data & 1) != 0;
}
//奇偶互換
void oddEvenSort(int *pData, unsigned int length)
{
if (pData == NULL || length == 0)
return;
int *pBegin = pData;
int *pEnd = pData + length - 1;
while (pBegin < pEnd)
{
//若是pBegin指針指向的是奇數，正常，向右移
if (isOdd(*pBegin))
{
pBegin++;
}
//若是pEnd指針指向的是偶數，正常，向左移
else if (!isOdd(*pEnd))
{
pEnd--;
}
else
{
//不然都不正常，交換
swap(pBegin, pEnd);
}
}
}
複製代碼
有經驗的面試官又來了，題目難度須要升下級，😶~
題目： 接上題，面試官會繼續要求改造此函數使其可以保證原先輸入數組的奇數內部順序以及偶數內部順序，即若是輸入爲{2，1，3，6，4，7，8，5}，則輸出應爲{1，3，7，5，2，6，4，8}，奇數之間的相互順序和偶數之間的相互順序不得被改變。
解題思路
要想保證原數組內元素的順序，可以使用O(n)的temp數組空間按順序緩存偶數，奇數依次放到原數組前面，最後將temp中偶數取出放在原數組後面。
注： 變量解釋：st爲即將插入的奇數在原數組中的索引，evenCount爲緩存的偶數個數。（1）初始化和原數組相同長度的數組temp，指針p1指向首個元素，st=eventCount=0。 （2）將p1指向的偶數 2 放入在temp中，evenCount自加1。 （3）因爲p1指針向右移動一位指向的是奇數 1 ，因此將p1指向的值賦值給Array[st]，此時還st=0，賦值完成後st自加1。 （8）依次邏輯，直到循環結束時，已完成原數組中奇數元素按順序插入到了頭部，偶數按順序緩存在了temp數組中，即圖中狀態。
**上圖展現了偶數按順序緩存到temp數組中，奇數按順序放到原數組前面。**最後將temp數組中的偶數依次按序放在原數組後面，這個過程較簡單，就沒體現到圖中，具體請看下面代碼實現。
測試用例
同上一題。這裏就省略了。
編碼
- Java實現
private int[] v2_1_solution(int[] nums) {
if (nums == null || nums.length <= 1) {
return nums;
}
int st = 0;
int evenCount = 0;
int[] temp = new int[nums.length];
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
if (!isOdd(nums[i])) {
evenCount += 1;
temp[evenCount - 1] = nums[i];
} else {
if (st < i) {
// 將奇數依次放在原數組前面
nums[st] = nums[i];
}
st++;
}
}
if (evenCount > 0) {
for (int i = st; i < nums.length; i++) {
nums[i] = temp[i - st];
}
}
return nums;
}
複製代碼
- C++實現
void v2_1_solution(int* nums,unsigned int len)
{
if (!nums || len <= 1) {
return;
}
int st = 0;
int evenCount = 0;
// 申請的內存空間temp
int temp[len];
for (int i = 0; i < len; i++) {
if (!isOdd(nums[i])) {
evenCount += 1;
temp[evenCount - 1] = nums[i];
} else {
if (st < i) {
// 將奇數依次放在原數組前面
nums[st] = nums[i];
}
st++;
}
}
// 將temp中偶數取出放在原數組後面
if (evenCount > 0) {
for (int i = st; i < len; i++) {
nums[i] = temp[i - st];
}
}
}
複製代碼
學習心得&解題套路
細心的讀者可能發現了，文中解題過程大體是這樣的：分析思路->測試用例->編碼->調試並經過測試。你可能會問怎樣才能很好的掌握算法編程呢？個人建議是：有事沒事刷道題吧。勤加練習，終成大神。哈哈，請輕拍。
關於解題思路（詳見劍指offer）
- 畫圖讓抽象問題形象化
- 舉例讓抽象問題具體化
- 分解讓複雜問題簡單化
各類數據結構及算法書籍： 大話數據結構、劍指offer、算法導論等等。 在線編程：LeetCode、牛客網、七月在線 菜鳥練手推薦：C++在線工具
總結
如今去大公司面試，都會有算法題，因此不是你想不想掌握它，而是公司會經過它把一部分人淘汰掉，說的可能有點嚇人，但現實就是這樣操做的。文中全部代碼均編譯運行並經過測試用例檢查，因爲篇幅限制，代碼沒有貼全，完整的可運行代碼請點擊連接獲取： github.com/yangjiantao…。 因爲做者水平有限，文中錯誤之處在所不免，敬請讀者指正。
- 1. 字符串和數組面試總結
- 2. 字符串式數組和數組式字符串
- 3. mysql處理字符串必備函數
- 4. 字符串和字符數組
- 5. 字符數組和字符串常量
- 6. 字符數組和字符串介紹
- 7. 字符串常量和字符數組
- 8. 字符數組和字符串
- 9. 字符串和字符數組互轉
- 10. ES6 數組和字符串
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每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
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