算法通关村第十二关——字符串反转问题解析

前言

字符串反转是关于字符串算法里的重要问题，虽然不是太难，但需要考虑到一些边界问题。本篇文章就对几道字符串反转题目进行分析。

1.反转字符串

力扣344题，编写一个函数，其作用是将输入的字符串反转过来。输入字符串以字符数组 s 的形式给出。不要给另外的数组分配额外的空间，你必须原地修改输入数组、使用 O(1) 的额外空间解决这一问题。

分析：这是最基础的字符串反转问题，我们除了可以用语言内置函数解决（面试时基本不会让用），还可以采用双指针的办法解决，算法步骤如下：

1. 设置left = 0, right = strArray.length - 1
2. 当left < right时：
   • 交换strArray[left]和strArray[right]
   • left右移一位，right左移一位
3. 当left >= right时，反转完成，对反转后的字符串数组进行拼接strArray.join(''),最后返回拼接后的字符串

本题代码如下：

/**
 * @param {character[]} s
 * @return {void}
 * */
function reverseStr(s) {
	// 特判
	if (s === null || s.length === 0) {
		return s;
	}

	// 双指针交换
	let left = 0, right = s.length - 1;
	while (left <= right) {
		[s[left], s[right]] = [s[right], s[left]];
		left++;
		right--;
	}
}

注意：如果实际给你的是字符串而不是这道题给的字符串数组，就需要利用JS的Array.from(s)将字符串转换为字符串数组

2.每2k个字符就反转前k个字符

力扣541题，给定一个字符串 s 和一个整数 k，从字符串开头算起，每计数至 2k 个字符，就反转这 2k 字符中的前 k 个字符。

• 如果剩余字符少于 k 个，则将剩余字符全部反转。
• 如果剩余字符小于 2k 但大于或等于 k 个，则反转前 k 个字符，其余字符保持原样。

分析：这道题没有什么好说的，就是让每2k个字符就反转前k个字符。记得先把字符串转换为字符串数组，如果字符串长度不足k，就反转整个字符串。

代码如下：

// 每2k个字符就反转前k个字符
function reverseStr(s, k) {
	if (s === null || s.length === 0) {
		return s;
	}
	// 转换为字符串数组
	const strArray = Array.from(s);

	const lengthStr = strArray.length;
	for (let i = 0; i < lengthStr; i += 2*k) {
         // 字符串长度不足k，就反转整个字符串
		reverse(strArray, i, Math.min(i + k, lengthStr) - 1);
	}
	// 拼接反转后的字符串
	return strArray.join('');
}

/**
 * 反转字符函数
 * */
function reverse(strArray, left, right) {
	while (left < right) {
		[strArray[left], strArray[right]] = [strArray[right], strArray[left]];
		left++;
		right--;
	}
}

3.仅仅反转字母

力扣917题，给定一个字符串 S，返回 “反转后的” 字符串，其中不是字母的字符都保留在原地，而所有字母的位置发生反转。

分析：首先想到的就是利用双指针和字母对应的ASCII码判断来实现：

1. 字符串转为字符串数组，left = 0，right = Array.length - 1;
2. 当left < right 时
   • 如果两个指针指向的都是字母，就交换位置
   • 如果右指针指向的是字母，左指针不是，则left++
   • 同样如果左指针指向的是字母，右指针不是，则right--
   • 如果两个指针指向的都不是字母，则left++,right--
3. 拼接反转后的字符串并返回

代码如下：

// 首先想到利用双指针实现
function reverseOnlyLetters(s) {
    // 特判
	if (s === null || s.length === 0) {
		return s;
	}
	
    // 得到字符串数组
	const strArray = Array.from(s);
	const lengthStr = s.length;

	let left = 0, right = lengthStr - 1;

	while (left < right) {
		// 两个指针的指向都是字符串
		if (isLetter(s, left) && isLetter(s, right)) {
			[strArray[left], strArray[right]] = [strArray[right], strArray[left]];
			left++;
			right--;
		}
		// 一个指向的是字母，一个不是
		else if (!isLetter(s, left)) {
			left++;
		}
		else if (!isLetter(s, right)) {
			right--;
		}
		// 两个指针指向的都不是字母
		else {
			left++;
			right--;
		}
	}

	return strArray.join('');
}

// 判断当前字符是否是字母
function isLetter(s, index) {
	if (s.charCodeAt(index) >= 65 && s.charCodeAt(index) <= 90 || 
		s.charCodeAt(index) >= 97 && s.charCodeAt(index) <= 122) {
		return true;
	}
	return false;
}

4.反转字符串里的单词

力扣151题，给你一个字符串 s ，逐个反转字符串中的所有 单词 。单词是由非空格字符组成的字符串。s 中使用至少一个空格将字符串中的 单词 分隔开。请你返回一个反转 s 中单词顺序并用单个空格相连的字符串。
说明：

• 输入字符串 s 可以在前面、后面或者单词间包含多余的空格。
• 反转后单词间应当仅用一个空格分隔。
• 反转后的字符串中不应包含额外的空格。

分析：本题同样可以用语言内置函数来实现，且比较简单，实际应用当中可以，但为了我们加深我们对数据结构的认知，最好还是自己实现一遍。思路大概都是一致的：

1. 将字符串转换为字符串数组，去除字符串里多余的空格
2. 反转整个字符串，此时单词字母也是逆序
3. 再反转每个单词

本题代码如下：

// 使用内置函数
function reverseWords(s) {
	// 去除开头和结尾的空格
	s = s.trim();
	// 按空格分割字符串,匹配所有空格
	const reg = /\s+/; 
	const words = s.split(reg);
	words.reverse();
	return words.join(' ');
}

/*---------------------------------------*/


// 不使用内置函数，自己实现
function reverseWords(s) {
	// 字符串转数组
	const strArray = Array.from(s);
	// 得到去除了多余空格后的字符串数组
	const trimedStrArray =  trimSpaces(strArray);
	// 得到反转字符串数组
	reverse(trimedStrArray, 0, trimedStrArray.length - 1 );
	// 对反转字符串数组的每个单词进行反转
	const res = reverseEachWord(trimedStrArray);
	return res.join('');
}

/**
 * 去除字符串数组多余空格
 * */
function trimSpaces(strArray) {
	let left = 0, right = 0, arrLength = strArray.length;
	while (left < arrLength) {
		// 移除开始位置和重复的空格
		if (strArray[left] === ' ' && (left === 0 || strArray[left - 1] === ' ')) {
			left++;
		} else {
			strArray[right++] = strArray[left++];
		}
	}

	// 移除末尾空格
	strArray.length = (strArray[right - 1] === ' ' ? right - 1 : right);

	return strArray;
}

/**
 * 反转每个单词
 * */
// 双指针
function reverseEachWord(strArray) {
	const lengthOfStrArray = strArray.length;
	let start = 0, end = 0;

	while (start < lengthOfStrArray) {
		// 找到一个单词的末尾
		while (end < lengthOfStrArray && strArray[end] !== ' ') {
			end++;
		}
		// 反转单词，更新start的位置
		reverse(strArray, start, end - 1);
		start = end + 1;
		end++;
	}
	return strArray;
}

/**
 * 反转字符串数组
 * */
function reverse(strArray, start, end) {
	let left = start, right = end;
	while (left < right) {
		[strArray[left], strArray[right]] = [strArray[right], strArray[left]];
		left++;
		right--;
	}
}