数据结构之字符串

字符串的排列

输入一个字符串,按字典序打印出该字符串中字符的所有排列。例如输入字符串abc,则打印出由字符a,b,c所能排列出来的所有字符串abc,acb,bac,bca,cab和cba。 结果请按字母顺序输出。

https://www.nowcoder.com/practice/fe6b651b66ae47d7acce78ffdd9a96c7?tpId=13&tqId=11180&rp=2&ru=%2Fta%2Fcoding-interviews&qru=%2Fta%2Fcoding-interviews%2Fquestion-ranking

import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;public class Solution {    ArrayList<String> result=new ArrayList<String>();        public ArrayList<String> Permutation(String str) {            if(str==null||str.length()==0)                return result;            per(str.toCharArray(),0);            Collections.sort(result);           return result;        }        public void per(char[] cc,int start){            if(start==cc.length-1)                result.add(new String(cc));            else{                for(int i=start;i<cc.length;i++){                    if(i!=start&&cc[i]==cc[start])                        continue;                    else{                        swap(cc,i,start);                                  per(cc,start+1);                        swap(cc,start,i);  //这里不可缺少                    }                }            }                   }        public void swap(char[] str,int index1,int index2){            if(index1!=index2){                char temp=str[index1];                str[index1]=str[index2];                str[index2]=temp;            }        }}

旋转字符串

题目描述

给定一个字符串，要求把字符串前面的若干个字符移动到字符串的尾部，如把字符串“abcdef”前面的2个字符’a’和’b’移动到字符串的尾部，使得原字符串变成字符串“cdefab”。请写一个函数完成此功能，要求对长度为n的字符串操作的时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(1)。

分析与解法

解法一：暴力移位法

初看此题，可能最先想到的方法是按照题目所要求的，把需要移动的字符一个一个地移动到字符串的尾部，如此我们可以实现一个函数 LeftShiftOne(char* s, int n) ，以完成移动一个字符到字符串尾部的功能，代码如下所示：

void LeftShiftOne(char* s, int n){    char t = s[0];  //保存第一个字符    for (int i = 1; i < n; i++)    {        s[i - 1] = s[i];    }    s[n - 1] = t;}

因此，若要把字符串开头的m个字符移动到字符串的尾部，则可以如下操作：

void LeftRotateString(char* s, int n, int m){    while (m--)    {        LeftShiftOne(s, n);    }}

下面，我们来分析一下这种方法的时间复杂度和空间复杂度。

针对长度为n的字符串来说，假设需要移动m个字符到字符串的尾部，那么总共需要 m*n 次操作，同时设立一个变量保存第一个字符，如此，时间复杂度为O(m * n)，空间复杂度为O(1)，空间复杂度符合题目要求，但时间复杂度不符合，所以，我们得需要寻找其他更好的办法来降低时间复杂度。

解法二：三步反转法

对于这个问题，换一个角度思考一下。

将一个字符串分成X和Y两个部分，在每部分字符串上定义反转操作，如X^T，即把X的所有字符反转（如，X=”abc”，那么X^T=”cba”），那么就得到下面的结论：(X^TY^T)^T=YX，显然就解决了字符串的反转问题。

例如，字符串 abcdef ，若要让def翻转到abc的前头，只要按照下述3个步骤操作即可：

首先将原字符串分为两个部分，即X:abc，Y:def；
将X反转，X->X^T，即得：abc->cba；将Y反转，Y->Y^T，即得：def->fed。
反转上述步骤得到的结果字符串X^TY^T，即反转字符串cbafed的两部分（cba和fed）给予反转，cbafed得到defabc，形式化表示为(X^TY^T)^T=YX，这就实现了整个反转。
如下图所示：

代码则可以这么写：

void ReverseString(char* s,int from,int to){    while (from < to)    {        char t = s[from];        s[from++] = s[to];        s[to--] = t;    }}void LeftRotateString(char* s,int n,int m){    m %= n;               //若要左移动大于n位，那么和%n 是等价的    ReverseString(s, 0, m - 1); //反转[0..m - 1]，套用到上面举的例子中，就是X->X^T，即 abc->cba    ReverseString(s, m, n - 1); //反转[m..n - 1]，例如Y->Y^T，即 def->fed    ReverseString(s, 0, n - 1); //反转[0..n - 1]，即如整个反转，(X^TY^T)^T=YX，即 cbafed->defabc。}

这就是把字符串分为两个部分，先各自反转再整体反转的方法，时间复杂度为O(n)，空间复杂度为O(1)，达到了题目的要求。

举一反三

1、链表翻转。给出一个链表和一个数k，比如，链表为1→2→3→4→5→6，k=2，则翻转后2→1→6→5→4→3，若k=3，翻转后3→2→1→6→5→4，若k=4，翻转后4→3→2→1→6→5，用程序实现。

2、编写程序，在原字符串中把字符串尾部的m个字符移动到字符串的头部，要求：长度为n的字符串操作时间复杂度为O(n)，空间复杂度为O(1)。 例如，原字符串为”Ilovebaofeng”，m=7，输出结果为：”baofengIlove”。

3、单词翻转。输入一个英文句子，翻转句子中单词的顺序，但单词内字符的顺序不变，句子中单词以空格符隔开。为简单起见，标点符号和普通字母一样处理。例如，输入“I am a student.”，则输出“student. a am I”。

字符串包含

题目描述

给定两个分别由字母组成的字符串A和字符串B，字符串B的长度比字符串A短。请问，如何最快地判断字符串B中所有字母是否都在字符串A里？

为了简单起见，我们规定输入的字符串只包含大写英文字母，请实现函数bool StringContains(string &A, string &B)

比如，如果是下面两个字符串：

String 1：ABCD

String 2：BAD

答案是true，即String2里的字母在String1里也都有，或者说String2是String1的真子集。

如果是下面两个字符串：

String 1：ABCD

String 2：BCE

答案是false，因为字符串String2里的E字母不在字符串String1里。

同时，如果string1：ABCD，string 2：AA，同样返回true。

解法四:HashMap

如果面试官继续追问，还有没有更好的办法呢？计数排序？除了计数排序呢？

事实上，可以先把长字符串a中的所有字符都放入一个Hashtable里，然后轮询短字符串b，看短字符串b的每个字符是否都在Hashtable里，如果都存在，说明长字符串a包含短字符串b，否则，说明不包含。

再进一步，我们可以对字符串A，用位运算（26bit整数表示)计算出一个“签名”，再用B中的字符到A里面进行查找。

// “最好的方法”，时间复杂度O(n + m)，空间复杂度O(1)

bool StringContain(string &a,string &b){    int hash = 0;    for (int i = 0; i < a.length(); ++i)    {        hash |= (1 << (a[i] - 'A'));    }    for (int i = 0; i < b.length(); ++i)    {        if ((hash & (1 << (b[i] - 'A'))) == 0)        {            return false;        }    }    return true;}

这个方法的实质是用一个整数代替了hashtable，空间复杂度为O(1)，时间复杂度还是O(n + m)。

举一反三

1、变位词

如果两个字符串的字符一样，但是顺序不一样，被认为是兄弟字符串，比如bad和adb即为兄弟字符串，现提供一个字符串，如何在字典中迅速找到它的兄弟字符串，请描述数据结构和查询过程。

回文判断

题目描述

回文，英文palindrome，指一个顺着读和反过来读都一样的字符串，比如madam、我爱我，这样的短句在智力性、趣味性和艺术性上都颇有特色，中国历史上还有很多有趣的回文诗。

那么，我们的第一个问题就是：判断一个字串是否是回文？

分析与解法

回文判断是一类典型的问题，尤其是与字符串结合后呈现出多姿多彩，在实际中使用也比较广泛，而且也是面试题中的常客，所以本节就结合几个典型的例子来体味下回文之趣。

解法一

同时从字符串头尾开始向中间扫描字串，如果所有字符都一样，那么这个字串就是一个回文。采用这种方法的话，我们只需要维护头部和尾部两个扫描指针即可。

代码如下：：

bool IsPalindrome(const char *s, int n){    //非法输入    if (s == NULL || n < 1)         return false;       char *front, *back;    //初始化头指针和尾指针    front = s;     back = s + n - 1;     while (front < back)     {        if (*front != *back)            return false; // 不是回文，立即返回          ++front;        --back;    }    return true; // 是回文  }

这是一个直白且效率不错的实现，时间复杂度：O(n)，空间复杂度：O(1)。