剑指offer——替换空格

目录

  • 1. 题目描述与背景
    • 1.1 题目描述
    • 1.2 背景
  • 2. 一般思路 (时间复杂度为O(n²))
  • 3. 分析
  • 4. 完整代码
    • 4.1 标准答案

1. 题目描述与背景

1.1 题目描述

  • 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. ”。

1.2 背景

  • 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可以识别的字符。转换的规则是在%后面跟上ASCI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"。再比如" # “的ASC1码为35,即十六进制的0x23,它在URL中被替换为” %23 "。

2. 一般思路 (时间复杂度为O(n²))

  • 看到这个题目,我们首先应该想到的是原来一个空格字符,替换之后变成%、2和0这3个字符,因此字符串会变长。
  • 如果是在原来的字符串上做替换,那么就有可能覆盖修改在该字符串后面的内存。
  • 如果是创建新的字符串并在新的字符串上做替换,那么我们可以自已分配足够多的内存。
  • 由于有两种不同的解决方案,我们应该向面试官问情楚,让他明确告诉我们他的需求。
  • 假设面试官让我们在原来的字符串上做替换,并且保证输入的字符串后面有足够多的空余内存。
  • 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,我们必须要把空格后面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(如图2.3(a)所示)。

在这里插入图片描述

  • 注:(a)字符串"We are happy,",(b)把字符串中的第一个空格替换成%20。灰色背景表示需要移动的字符。( c )把字特串中的第二个空格替换成%20。浅灰色背景表示需要移动一次的字特,深灰色背景表示需要移动两次的字符。
  • 我们替换第一个空格,这个字符串变成图2.3(b)中的内容。
  • 表格中灰色背的格子表示需要做移动的区域。
  • 接着我们替换第二个空格,替换之后的内容如图2.3©所示。
  • 同时,我们注意到用深灰色背景标注的happy”部分被移动了两次。假设字符串的长度是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)个空格字符的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,我们发现数组中很多字符都移动了很多次,能不能减少移动的次数呢?
  • 答案是肯定的。我们换一种思路,把从前往后替换成从后往前

3. 分析

  • 我们可以先遍历一次字符串,这样就能统计出字符串中空格的总数,并可以由此计算出替换之后的字符串的总长度。
  • 每替换一个空格,长度增加2,因此替换以后字符串的长度等于原来的长度加上2乘以空格数目。
  • 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l4(包括结尾符号0),里面有两个空格,因此替换之后字符串的长度是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(如图2.4(a)所示)。
  • 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。
  • 此时字符串包含如图2.4(b)所示,灰色背景的区域是做了字符拷贝(移动)的区域。
  • 碰到第一个空格之后,把P1向前移动1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2.4( c )所示。
  • 我们接着向前复制,直到碰到第二个空格(如图2.4()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2.4()所示)。
  • 此时P1和P2指向同一位置,表明所有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(移动)一次,因此这个算法的时间效率是O(n),比第一个思路要快。

在这里插入图片描述

  • 注:图中带有阴影的区域表示被移动的字符。(a)把第一个指针指向字符串的末尾,把第二个指针指向替换之后的字符串的末尾。(b)依次复制字符串的内容,直至第一个指针碰到第一个空格。©把第一个空格替换成%20,把第一个指针向前移动1格,把第一个指针向前移动3格。(d)依次向前复制字符串中的字符,直至碰到空格。(e)替换字符串中的倒数第二个空格,把第一个指针向前移动1格,把第一个指针向前移动3格。

4. 完整代码

  • 在面试的过程中,我们也可以和前面的分析一样画一两个示意图解释自己的思路,这样既能帮助我们理清思路,也能使我们和面试官的交流变得更加高效。在面试官肯定我们的思路之后,就可以开始写代码了。下面是参考代码:

4.1 标准答案

char*  ReplaceBlank(char str[], int len)
{if (str == NULL && len <= 0){return;}int olen = 0;//最初数组的长度int num = 0;//空格的个数int i = 0;while (str[i] != '\0'){olen++;if (str[i] == ' '){num++;}i++;}//计算空格个数int nlen = olen + num * 2;//替换后数组的长度if (nlen > len){return;}//数组空间不足以存储替换后的结果int p1 = olen;int p2 = nlen;while (p1 >= 0 && p2 > p1){if (str[p1] == ' '){str[p2--] = '0';str[p2--] = '2';str[p2--] = '%';}//替换空格else{str[p2--] = str[p1];}p1--;}return str;
}
  • 上面是函数的代码
  • 下面的加上了主函数的代码:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
//函数
int main()
{char str[100] = "We are happy.";int len = 100;printf("%s", ReplaceBlank(str, len));return 0;
}

最后,
恭喜你又遥遥领先了别人!

在这里插入图片描述

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