代码随想录——字符串学习记录

一.反转字符串

#344反转字符串（简单）√

1.语法

swap(s[i],s[j]);//交换s[i],s[j]

2.思路

#541 反转字符串II（简单）×

1.语法

reverse(s.begin()+i,s.begin()+i+k);//颠倒S字符串中的（字符串从开始位移i个单位~开始位移i+k个单位）

2.思路

• void reverse(string& s, int start, int end) {

  for (int i = start, j = end; i < j; i++, j--) {

  swap(s[i], s[j]);

  }

  }//自己实现reverse函数，也可以直接使用c++的库函数；

• 让 i += (2 * k)，i 每次移动 2 * k 就可以了，然后判断是否需要有反转的区间

二.替换空格

#LCR 122. 路径加密（简单）

1.语法

2.思路

• 直接一重遍历，原地替换

#替换空格（未找到）

三.翻转字符串里的单词

#151 翻转字符串里的单词（中等）×

1.语法

• string.resize(x);//将字符串string的大小重塑为x；

2.思路

• 想⼀下，我们将整个字符串都反转过来，那么单词的顺序指定是倒序了，只不过单词本身也倒序了，那么再把单词

  反转⼀下，单词不就正过来了。

  解题思路如下：

  移除多余空格

  将整个字符串反转

  将每个单词反转

• 移除多余空格：双指针法（时间复杂度O（n）），或直接调用s.erase(s.begin());删除空格（时间复杂度O（n^2））

四.左旋转字符

#剑指Offer58-II.左旋转字符串（未找到）

#LCR 182. 动态口令（简单）√

1.语法

• 字符串string 在没有值时 不能直接s[i]=t[i]这样赋值

• password.substr(target, password.size()) + password.substr(0, target);
  

//字符串切片

2.思路

• 字符串切片

  

• 列表遍历拼接

• 字符串遍历拼接

#总结

五.实现strStr() （可以用KMP算法）

#28 找出字符串中第一个匹配项的下标（简单）×

1.语法

2.思路

• 暴力匹配：

  我们可以让字符串 needle 与字符串 haystack的所有长度为 m的子串均匹配一次。

  为了减少不必要的匹配，我们每次匹配失败即立刻停止当前子串的匹配，对下一个子串继续匹配。如果当前子串匹配成功，我们返回当前子串的开始位置即可。如果所有子串都匹配失败，则返回 −1。

• Knuth-Morris-Pratt 算法（KMP算法） （困难 重点）

#459 重复的子字符串（简单）

1.语法

2.思路

• KMP

  如果len % (len - (next[len - 1] + 1)) == 0 ，则说明数组的长度正好可以被 (数组长度-最长相等前后缀的长度) 整除 ，说明该字符串有重复的子字符串。

• 暴力

#KMP算法

1.构建Next数组

//前缀表统一减1的情况

void getNext(int* next, const string& s) {

​ //i:后缀末尾；j:前缀末尾，同时也是包括i的子串的相同前后缀数（即next[i]）

​ int j = -1;

​ next[0] = j;

​ for(int i = 1; i < s.size(); i++) { // 注意i从1开始

​ while (j >= 0 && s[i] != s[j + 1]) { // 前后缀不相同了

​ j = next[j]; // 向前回退

​ }

​ if (s[i] == s[j + 1]) { // 找到相同的前后缀

​ j++;

​ }

​ next[i] = j; // 将j（前缀的⻓度）赋给next[i]

​ }

}

2.使用next数组来做匹配

在文本串s里 找是否出现过模式串t。

定义两个下标j 指向模式串起始位置，i指向文本串起始位置。

那么j初始值依然为-1，为什么呢？ 依然因为next数组里记录的起始位置为-1。

i就从0开始，遍历文本串，代码如下：

for (int i = 0; i < s.size(); i++) 

接下来就是 s[i] 与 t[j + 1] （因为j从-1开始的） 进行比较。

如果 s[i] 与 t[j + 1] 不相同，j就要从next数组里寻找下一个匹配的位置。

代码如下：

while(j >= 0 && s[i] != t[j + 1]) {//注意是while 不是for 
    j = next[j];
}

如果 s[i] 与 t[j + 1] 相同，那么i 和 j 同时向后移动， 代码如下：

if (s[i] == t[j + 1]) {
    j++; // i的增加在for循环里
}

如何判断在文本串s里出现了模式串t呢，如果j指向了模式串t的末尾，那么就说明模式串t完全匹配文本串s里的某个子串了。

本题要在文本串字符串中找出模式串出现的第一个位置 (从0开始)，所以返回当前在文本串匹配模式串的位置i 减去 模式串的长度，就是文本串字符串中出现模式串的第一个位置。

代码如下：

if (j == (t.size() - 1) ) {
    return (i - t.size() + 1);
}

六.字符串篇总结

#什么是字符串

• C 把一个字符串存入一个数组时，也把结束符 '\0’存入数组，并以此作为该字符串是否结束的标志

  char a[5] = "asd";
  for (int i = 0; a[i] != '\0'; i++) {
  }
  

• C++中，提供一个string类，string类会提供 size接口，可以用来判断string类字符串是否结束，就不用’\0’来判断是否结束。

  string a = "asd";
  for (int i = 0; i < a.size(); i++) {
  }
  

• vector< char > 和 string 区别

  在基本操作上没有区别，但是 string提供更多的字符串处理的相关接口，例如string 重载了+，而vector却没有

  会定义一个string类型。

#要不要使用库函数

• 所以建议如果题目关键的部分直接用库函数就可以解决，建议不要使用库函数。

• 如果库函数仅仅是 解题过程中的一小部分，并且你已经很清楚这个库函数的内部实现原理的话，可以考虑使用库函数。

#双指针法

• 在344.反转字符串我们使用双指针法实现了反转字符串的操作，双指针法在数组，链表和字符串中很常用。

• 接着在字符串：替换空格同样还是使用双指针法在时间复杂度O(n)的情况下完成替换空格。

• 其实很多数组填充类的问题，都可以先预先给数组扩容带填充后的大小，然后在从后向前进行操作。

• 那么针对数组删除操作的问题，其实在27. 移除元素中就已经提到了使用双指针法进行移除操作。

• 同样的道理在151.翻转字符串里的单词翻转字符串里的单词.html)中我们使用O(n)的时间复杂度，完成了删除冗余空格。一些同学会使用for循环里调用库函数erase来移除元素，这其实是O(n^2)的操作，因为**erase就是O(n)**的操作，所以这也是典型的不知道库函数的时间复杂度，上来就用的案例了。

# 反转系列

• 在反转上还可以在加一些玩法，其实考察的是对代码的掌控能力。

• 541. 反转字符串II中，一些同学可能为了处理逻辑：每隔2k个字符的前k的字符，写了一堆逻辑代码或者再搞一个计数器，来统计2k，再统计前k个字符。其实当需要固定规律一段一段去处理字符串的时候，要想想在在for循环的表达式上做做文章。只要让 i += (2 * k)，i 每次移动 2 * k 就可以了，然后判断是否需要有反转的区间。因为要找的也就是每2 * k 区间的起点，这样写程序会高效很多。

• 在151.翻转字符串里的单词中要求翻转字符串里的单词，这道题目可以说是综合考察了字符串的多种操作。是考察字符串的好题。这道题目通过 先整体反转再局部反转，实现了反转字符串里的单词。

• 后来发现反转字符串还有一个牛逼的用处，就是达到左旋的效果。字符串：反转个字符串还有这个用处？我们通过先局部反转再整体反转达到了左旋的效果。

# KMP

• KMP的主要思想是**当出现字符串不匹配时，可以知道一部分之前已经匹配的文本内容，可以利用这些信息避免从头再去做匹配了。**KMP的精髓所在就是前缀表，在KMP精讲.中提到了，什么是KMP，什么是前缀表，以及为什么要用前缀表。

• 前缀表：起始位置到下标i之前（包括i）的子串中，有多大长度的相同前缀后缀。

• 那么使用KMP可以解决两类经典问题：

  • 匹配问题：28. 实现 strStr()
  • 重复子串问题：459.重复的子字符串

• 再一次强调了什么是前缀，什么是后缀，什么又是最长相等前后缀。

  前缀：指不包含最后一个字符的所有以第一个字符开头的连续子串。

  后缀：指不包含第一个字符的所有以最后一个字符结尾的连续子串。

• 然后针对前缀表到底要不要减一，这其实是不同KMP实现的方式，我们在KMP精讲中针对之前两个问题，分别给出了两个不同版本的的KMP实现。其中主要理解j=next[x]这一步最为关键！

# 总结

• 字符串类类型的题目，往往想法比较简单，但是实现起来并不容易，复杂的字符串题目非常考验对代码的掌控能力。

• 双指针法是字符串处理的常客。

• KMP算法是字符串查找最重要的算法，但彻底理解KMP并不容易，我们已经写了五篇KMP的文章，不断总结和完善，最终才把KMP讲清楚。

#附录

• 学习内容大多来源于https://programmercarl.com/（代码随想录）
• #111 代表力扣题库题号111