LeetCode题练习与总结：反转字符串 Ⅱ -- 541

一、题目描述

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。

示例 1：

输入：s = "abcdefg", k = 2
输出："bacdfeg"

示例 2：

输入：s = "abcd", k = 2
输出："bacd"

提示：

• 1 <= s.length <= 10^4
• s 仅由小写英文组成
• 1 <= k <= 10^4

二、解题思路

1. 将字符串 s 转换为字符数组，方便进行字符交换操作。
2. 使用一个循环，每次处理 2k 个字符。循环的终止条件是字符数组中的剩余字符少于 k 个。
3. 在每次循环中，首先反转前 k 个字符。反转操作可以通过双指针实现，一个指针从开始位置，另一个指针从第 k 个位置的前一个位置开始，交换两个指针指向的字符，并将两个指针向中间移动，直到两个指针相遇。
4. 如果在循环结束后，字符数组中剩余字符少于 k 个但大于 0 个，则将这些剩余字符全部反转。
5. 将处理后的字符数组转换回字符串并返回。

三、具体代码

class Solution {
    public String reverseStr(String s, int k) {
        char[] ch = s.toCharArray();
        for (int i = 0; i < ch.length; i += 2 * k) {
            // 反转前 k 个字符
            int left = i;
            int right = Math.min(i + k - 1, ch.length - 1);
            while (left < right) {
                char temp = ch[left];
                ch[left] = ch[right];
                ch[right] = temp;
                left++;
                right--;
            }
        }
        return new String(ch);
    }
}

在这段代码中，Math.min(i + k - 1, ch.length - 1) 确保了在字符串长度不是 2k 的整数倍时，不会尝试反转数组之外的字符。当剩余字符少于 k 个时，Math.min 函数将确保 right 指针不会超出数组范围。

四、时间复杂度和空间复杂度

1. 时间复杂度

• 遍历字符串 s 的过程是按照每 2k 个字符进行的，所以循环的次数是 n / (2k)，其中 n 是字符串 s 的长度。
• 在每次循环中，我们进行了一次长度为 k 的反转操作，反转操作的时间复杂度是 O(k)。
• 因此，总的时间复杂度是 O(n / (2k) * k)，即 O(n/2)，可以简化为 O(n)。

2. 空间复杂度

• 我们创建了一个字符数组 ch，其大小与输入字符串 s 相同，所以空间复杂度是 O(n)。
• 除了这个数组之外，我们只使用了常数个额外空间（如循环变量 i、left、right 和临时变量 temp），这些不会随着输入规模的增长而增长，因此它们对空间复杂度的影响是常数级别的。

五、总结知识点

1. 类定义：class Solution：定义了一个名为 Solution 的类。

2. 方法定义：public String reverseStr(String s, int k)：定义了一个公共方法 reverseStr，它接受一个字符串 s 和一个整数 k 作为参数，并返回一个字符串。

3. 字符串与字符数组的转换：char[] ch = s.toCharArray();：将输入的字符串 s 转换为字符数组 ch，以便于进行字符级别的操作。

4. 循环控制：for (int i = 0; i < ch.length; i += 2 * k)：使用 for 循环来遍历字符数组，每次迭代跳过 2k 个字符。

5. 数学函数：Math.min(i + k - 1, ch.length - 1)：使用 Math.min 函数来获取 i + k - 1 和 ch.length - 1 中的较小值，确保不会访问数组之外的元素。

6. 双指针技术：使用两个指针 left 和 right 来进行字符的反转操作。这种技术常用于数组中的元素交换。

7. 交换操作：char temp = ch[left]; ch[left] = ch[right]; ch[right] = temp;：通过一个临时变量 temp 来交换两个指针所指向的字符。

8. 条件判断：while (left < right)：使用 while 循环和条件判断来控制字符交换的终止条件。

9. 字符串构造：return new String(ch);：使用字符数组 ch 构造一个新的字符串并返回。

以上就是解决这个问题的详细步骤，希望能够为各位提供启发和帮助。