剑指offer第二版面试题5：替换空格（java）

题目：请实现一个函数，把字符串中的每个空格替换成“%20”。例如输入“We are happy”，则输出”We%20are%20happy”.

原因：在网络编程中，如果URL参数中含有特殊字符，如：空格、“#”等，可能导致服务器端无法获得正确的参数值。我们需要将这些特殊符号转换成服务器识别的字符。转换规则是在“%”后面跟上ASCII码的两位十六进制的表示。比如：空格的ASCII码是32，即十六进制的0x20，因此空格被替换成“%20”。

时间复杂度为O(n2)不足以拿到Offer

现在我们考虑怎么做替换操作。最直观的做法是从头到尾扫描字符串，每一次碰到空格字符的时候做替换。由于是把1个字符替换成3个字符，我们必须把空格后面的所有的字符都后移两个字节，否则就有两个字符被覆盖了。

举个例子，我们从头到尾把“We are happy”中的每一个空格替换成”%20“。为了形象起见，我们可以用一个表格来表示字符串，表格中的每个格子表示一个字符。如下图所示：

我们替换了第一个空格，这个字符串变成图b中的内容，表格中灰色背景表示需要移动的字符。接着我们替换第二个空格，替换之后的内容如图c所示。同时我们注意到用深灰色的背景标注”happy“部分被移动了两次。

假设字符的长度是n。对每个空格字符，需要移动后面O(n)个字符，因此对含有O(n)个空格字符串而言总的时间效率是O(n2).

当我们把这种思路阐述给面试官后，他不会就此满意，他将让我们寻找更快的方法。在前面的分析中，我们发现数组中的很多字符都移动了很多次，能不能减少移动的次数呢？我们换一种思路，把从前向后替换变为从后向前替换。

考虑时间复杂度为O(n)的解法，搞定Offer就靠它了

我们先遍历一次字符串，这样就能够统计出字符串中空格的总数，并可以计算出替换之后字符串的总长度。每替换一个空格，长度增加2，因此替换以后的字符串的长度等于原来的长度加上2乘以空格的数目，我们还是以前面的字符串”We are happy”为例，“We are happy”这个字符串的长度是14，里面有两个空格，因此替换之后的字符串的长度为18

我们从字符串的后面开始复制和替换。首先准备两个指针，P1和P2.   P1指向原始字符串的末尾，而P2指向替换之后的字符串的末尾。接下来我们向前移动指针P1,逐个把它指向的字符复制到P2指向的位置，直到碰到第一个空格为止。此时字符串包含如下图b所示，灰色阴影的区域是做了字符拷贝的区域。碰到第一个空格之后，把P1向前移动一格，在P2之前插入字符串”%20“，由于”%20“的长度为3，同时也要把P2向前移动3格如图所示。

我们接着向前复制，直到碰到第二个空格（d)所示。和上一次一样，我们再把P1向前移动1格，并把P2向前移动3格插入”%20“（如图e)，此时P1，P2指向同一个位置，表明所有的空格都已经替换完毕。

从上面的分析我们可以看出，所有的字符都只复制一次，因此这个算法的时间效率是O(n)，比第一个思路要快。

实现如下：

/**
 * 将字符串中的空格替换为%20
 */
public class Solution{

    /**
     * 使用StringBuilder的方法
     * @param inputStr 输入的字符串
     * @return
     */
    public static String replaceSpace(String inputStr) {
        if (inputStr == null || inputStr.length() == 0) {
            return null;
        }
        StringBuilder strBuilder = new StringBuilder();

        for (int i = 0; i < inputStr.length(); i++) {
            if (inputStr.charAt(i) == ' ') {
                strBuilder.append("%20");
            } else {
                strBuilder.append(inputStr.charAt(i));
            }
        }
        return strBuilder.toString();
    }

    public static void main(String args[]) {
        /**
         * 测试用例
         */
        String str1 = "We are happy.";
        String str2 = " Wearehappy.";
        String str3 = "Wearehappy. ";
        String str4 = "We   are   happy  .";
        String str5 = "Wearehappy.";
        String str6 = "    ";
        String str7 = " ";
        String str8 = null;
        String str9 = "";
        String resultStr = replaceSpace(str1);
        System.out.println(resultStr);
    }

}

/**
 * 将字符串中的空格替换为%20
 */
public class Solution{

    /**
     * 
     * @param c
     *            输入的带空格的字符数组
     * @param length
     *            第一个字符到最后一个字符的长度，不是字符数组的长度
     * @return
     */
    public static String replaceSpace(char[] c, int length) {
        // 查询空格的个数
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            if (c[i] == ' ') {
                count++;
            }
        }
        // 重新计算新数组的大小
        int newLength = length + count * 2;
        // 从尾到头查找
        int i = length - 1;
        int j = newLength - 1;
        while (i >= 0 && j >= i) {
            if (c[i] == ' ') {
                c[j--] = '0';
                c[j--] = '2';
                c[j--] = '%';
            } else {
                c[j--] = c[i];
            }
            i--;
        }
        return new String(c);
    }

    public static void main(String[] args) {
        String str = "We   are   happy  .";
        int length = str.length();
        char[] olderArray = str.toCharArray();
        // 为简单起见，我们假设给它一个新的空间，空间的大小足以存下替换后的字符
        char[] newArray = new char[100];
        for (int i = 0; i < olderArray.length; i++) {
            newArray[i] = olderArray[i];
        }
        String resultStr = replaceSpace(newArray, length);
        System.out.println(resultStr);
    }
}