Java数据结构和算法总结

一、字符串

• java：String内置类型，不可更改。（如需更改可考虑：StringBuffer, StringBuilder,char[]等）

二、归类

　字符串涉及到的相关题型通常会是以下几个方面：

• 概念理解：字典序
• 简单操作：插入删除字符、旋转
• 规则判断（罗马数字转换 是否是合法的整数、浮点数）
• 数字运算（大数加法，二进制加法）
• 排序、交换
• 字符计数：变位词
• 匹配（正则表达式、全串匹配、KMP、周期判断）
• 动态规划（LCS、编辑距离、最长回文子串）
• 搜索（单词变换、排列组合）

三、例题

1、交换：把一个只包含01的串排序，可交换任意两个数的位置，最少需要多少次交换？

　　思路：从两头往中间扫荡，扫荡过程中在左边遇到1就和右边遇到的0交换位置，直接到左有下标相遇时结束。 具体代码如下：

 1 public static void main(String[] strs) {
 2         int count = 0;
 3         int[] arrays = new int[] {0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1};
 4         int left = 0;
 5         int right = arrays.length - 1;
 6         while (true) {
 7             while (arrays[left] == 0) {
 8                 left++;
 9             }
10             while (arrays[right] == 1) {
11                 right--;
12             }
13             if (left >= right) {
14                 break;
15             } else {
16                 int temp = arrays[left];
17                 arrays[left] = arrays[right];
18                 arrays[right] = temp;
19                 count++;
20             }
21         }
22         Logger.println("交换次数：" + count);
23         for (int array : arrays) {
24             Logger.print(array + ", ");
25         }
26 }

复制

清晰起见，交换次数和排序后的的字符串输出如下：

交换次数：3
0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1,

复制

2、字符串替换和复制：删除一个字符串所有的a，并且复制所有的b（字符数组足够大）

　　思路：详细思路见代码注释

 1 public static void main(String[] strs) {
 2         char[] input = new char[]{'a', 'b', 'c', 'd', 'a', 'f', 'a', 'b', 'c', 'd', 'b', 'b', 'a', 'b'};
 3         char[] chars = new char[50];
 4         for (int j = 0; j < input.length; j++) {
 5             chars[j] = input[j];
 6         }
 7         Logger.println("操作前：");
 8         for (char c:chars
 9                 ) {
10             Logger.print(c + ", ");
11         }
12         int n = 0;
13         int countB = 0;
14         // 1、删除a，用n当做新下标，循环遍历数组，凡是不是a的元素都放到新下标的位置，由于新n增长慢，老下标i增长快，所以元素不会被覆盖。
15         // 并且在删除a时顺便记录b的数量，以便下一步复制b时可以提前确定数组最终的最大的下标。
16         for (int i = 0; chars[i] != '\u0000' && i < chars.length; i++) {
17             if (chars[i] != 'a') {
18                 chars[n++] = chars[i];
19             }
20             if (chars[i] == 'b') {
21                 countB++;
22             }
23         }
24 
25         // 2、复制b，由于在第一步中就已经知道了字符串中b的个数，这里就能确定最终字符串的最大下标，从最打下表开始倒着复制原字符串，碰到b时复制即可。
26         int newMaxIndex = n + countB - 1;
27         for (int k = n - 1; k >= 0; k--) {
28             chars[newMaxIndex--] = chars[k];
29             if (chars[k] == 'b') {
30                 chars[newMaxIndex--] = chars[k];
31             }
32         }
33 
34         Logger.println("\n操作后：");
35         for (char c:chars
36                 ) {
37             Logger.print(c + ", ");
38         }
39 }

复制

3、交换星号：一个字符串只包含 * 和数字，请把它的 * 都放在开头。

　　如：1 * 2 * 4 * 3 => * * * 1 2 4 3

• 方案一：倒着操作，从最大下标开始向前遍历，遇到非 * 号的元素则加入"新"下标中，遍历完毕后，j即代表 * 号的个数，然后将0-j赋值为 * 即可。（操作后，数字的相对位置不变） 代码如下：

 1 public static void main(String[] strs) {
 2         char[] chars = new char[]{'1', '*', '4', '3', '*', '5', '*'};
 3         // 方案一（操作后，数字的相对位置不变）
 4         // 倒着操作：从最大下标开始向前遍历，遇到非*号的元素则加入"新"下标中，遍历完毕后，j即代表*号的个数，然后将0-j赋值为*即可。
 5         int j = chars.length - 1;
 6         for (int i = j; i >= 0; i--) {
 7             if (chars[i] != '*') {
 8                 chars[j--] = chars[i];
 9             }
10         }
11         while (j >= 0) {
12             chars[j--] = '*';
13         }
14         for (char c:chars
15                 ) {
16             Logger.print(c + ", ");
17         }
18 }

复制

输出结果如下:

*, *, *, 1, 4, 3, 5,

复制

• 方案二（操作后，数组的相对位置会变）快排划分，根据循环不变式（每一步循环之后条件都成立）:如本题[0..i-1]是*,[i..j-1]是数字,[j...n-1]未探测，循环时，随着i和j增加，维护此条件依然不变，代码如下:

 1 public static void main(String[] strs) {
 2         char[] chars = new char[]{'1', '*', '4', '3', '*', '5', '*'};
 3         // 方案二（操作后，数组的相对位置会变）
 4         // 快排划分，根据循环不变式（每一步循环之后条件都成立）:如本题[0..i-1]是*,[i..j-1]是数字,[j...n-1]未探测，循环时，随着i和j增加，维护此条件依然不变
 5         for (int i = 0, j = 0; j < chars.length; ++j) {
 6             if (chars[j] == '*') {
 7                 char temp = chars[i];
 8                 chars[i] = chars[j];
 9                 chars[j] = temp;
10                 i++;
11             }
12         }
13         for (char c:chars
14                 ) {
15             Logger.print(c + ", ");
16         }
17 } 

复制

输出结果如下：

*, *, *, 3, 1, 5, 4,

复制

4、单词翻转

　　例如：I am a student =》 student a am I

　　思路：

　　1、先将整个字符串翻转：如：I am a student =》 tneduts a ma I

　　2、通过空格判断出每个单词，然后对每个单词进行翻转

　　代码如下:

 1 public static void main(String[] strs) {
 2         String input = "I am a student";
 3         char[] chars = input.toCharArray();
 4         int i = 0;
 5         int j = chars.length - 1;
 6         while (i < j) {
 7             swap(chars, i++, j--);
 8         }
 9         int front = 1;
10         int tail = 0;
11         while (front < chars.length) {
12             if (chars[front] == ' ') {
13                 int frontTemp = front - 1;
14                 while (tail < frontTemp) {
15                     swap(chars, tail++, frontTemp--);
16                 }
17                 tail = front + 1;
18             }
19             front++;
20         }
21         for (char c:chars
22                 ) {
23             Logger.print(c);
24         }
25 }
26 
27 public static void swap(char[] chars, int index1, int index2) {
28         char temp = chars[index1];
29         chars[index1] = chars[index2];
30         chars[index2] = temp;
31 }

复制

输出结果如下:

student a am I

复制

5、子串变位词：给定两个串a和b，问b是否a的子串变位词。

　　例如：a=hello。b=lel，lle，ello都是true；b=elo是false

　　思路：

• • 　　一、首先需要了解对两个串是否是变位词的判断：

1. 1. 　　对两个串按统一规则排序，排序后若相等则是变位词。
   2. 　　对两个串中出现的字母统计，两串中相同的字母出现的次数一致则为变位词。