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力扣初级算法(二)【字符串】


力扣初级算法(二)【字符串】

字符串问题在面试中出现频率很高,你极有可能在面试中遇到。

我们推荐以下题目:反转字符串,字符串中第一个唯一字符,字符串转整数(atoi)和 实现 strStr() 。

344. 反转字符串

难度:简单

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 char[] 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。

你可以假设数组中的所有字符都是 ASCII 码表中的可打印字符。

示例 1:

输入:["h","e","l","l","o"] 输出:["o","l","l","e","h"] 

示例 2:

输入:["H","a","n","n","a","h"] 输出:["h","a","n","n","a","H"] 

解题思路

  • 朴素的想法是,反向遍历数组,然后进行拷贝即可。

    但是对于本题来说,要求原地操作 ,我们可以使用双指针来交换数组中首尾的值,实现反转。

  • 让左右指针分别向中间移动,同时交换对应的值即可。

  • 在C#语言当中,可以利用元组直接交换两个元素值,

方法一:双指针

public void ReverseString(char[] s) {     for (int left = 0, right = s.Length - 1; left < right; left++, right--)         (s[left], s[right]) = (s[right], s[left]); } 

387. 字符串中的第一个唯一字符

难度:简单

给定一个字符串,找到它的第一个不重复的字符,并返回它的索引。如果不存在,则返回 -1。

示例:

s = "leetcode" 返回 0  s = "loveleetcode" 返回 2 

提示:你可以假定该字符串只包含小写字母。

解题思路

  • 朴素的想法是,遍历字符串并统计各个字符的出现次数。

  • 然后再次遍历该字符串,如果某个字符的出现次数为一,就返回这个字符的下标。

  • 这里可以考虑用哈希表来统计出现次数,因为只包含小写字母,所以也可以用数组来统计。

    这里给出LINQ的解法。

方法一:统计数量

public int FirstUniqChar(string s) {     var res = s.GroupBy(x => x).Where(y => y.Count() == 1).FirstOrDefault();     return res is null ? -1 : s.IndexOf(res.First()); } 

8. 字符串转换整数 (atoi)

难度:中等

请你来实现一个 atoi 函数,使其能将字符串转换成整数。

首先,该函数会根据需要丢弃无用的开头空格字符,直到寻找到第一个非空格的字符为止。接下来的转化规则如下:

  • 如果第一个非空字符为正或者负号时,则将该符号与之后面尽可能多的连续数字字符组合起来,形成一个有符号整数。
  • 假如第一个非空字符是数字,则直接将其与之后连续的数字字符组合起来,形成一个整数。
  • 该字符串在有效的整数部分之后也可能会存在多余的字符,那么这些字符可以被忽略,它们对函数不应该造成影响。

注意:假如该字符串中的第一个非空格字符不是一个有效整数字符、字符串为空或字符串仅包含空白字符时,则你的函数不需要进行转换,即无法进行有效转换。

在任何情况下,若函数不能进行有效的转换时,请返回 0 。

提示:

  • 本题中的空白字符只包括空格字符 ' '
  • 假设我们的环境只能存储 32 位大小的有符号整数,如果数值超过这个范围,请返回  INT_MAX 或 INT_MIN 。

示例 1:

输入: "42" 输出: 42 

示例 2:

输入: "   -42" 输出: -42 解释: 第一个非空白字符为 '-', 它是一个负号。      我们尽可能将负号与后面所有连续出现的数字组合起来,最后得到 -42 。 

示例 3:

输入: "4193 with words" 输出: 4193 解释: 转换截止于数字 '3' ,因为它的下一个字符不为数字。 

示例 4:

输入: "words and 987" 输出: 0 解释: 第一个非空字符是 'w', 但它不是数字或正、负号。      因此无法执行有效的转换。 

示例 5:

输入: "-91283472332" 输出: -2147483648 解释: 数字 "-91283472332" 超过 32 位有符号整数范围。       因此返回 INT_MIN。 

解题思路

  • 朴素的想法是,扫描的给定的字符串,对读到到的不同字符做不同处理。

  • 想法很简单,但是实现起来就稍有一些麻烦了,显然我们要做出的处理不止一种,

    这里肯定需要根据读到的不同字符做不同的判断。

  • 这里我们对不同的情况稍加分析,大抵上可以归类为以下几种情况:

    • 整数前面的空白符
    • ‘+’ ‘-‘号
    • 数字
    • 其他字符
  • 我们应该做出如下的处理

    • 对于整数前面的空白符,直接跳过即可
    • 对于’+’ ‘-‘号,如果出现在数字前,视为正负数标识符,如果出现在数字后,视为其他字符
    • 对于数字,视为数字。
    • 对于其他字符,做读取结束处理
  • 其中,较为复杂的部分在于空白符和正负号出现的位置,这很难直接用if语句或switch语句判断。此时,我们可以考虑再引入一个状态标记,用于标记当前读取的字符串处于什么状态。

    • 如果还未读取到任何数字,那么读取到空白符和正负号都是合法的
    • 如果已经读取到数字,再读取到任意其他字符都是非法的。
  • 这里我们定义了三种状态,分别是起始状态、数字状态、以及结束状态用来终止读取。

  • 在不同的状态下,我们再对读取到的字符做不同处理,这样就简单多了。

方法一:状态机

enum MyState {     NONE,     DIGIT,     FINISH, }  public int MyAtoi(string s) {     var state = new MyState();     var sb = new StringBuilder();      foreach (var item in s.TrimStart())     {         switch (state)         {             case MyState.NONE:                 if (item.Equals('-') || item.Equals('+') || Char.IsDigit(item))                 {                     state = MyState.DIGIT;                     sb.Append(item);                 }                 else                 {                     state = MyState.FINISH;                 }                 break;             case MyState.DIGIT:                 if (Char.IsDigit(item))                 {                     sb.Append(item);                 }                 else                 {                     state = MyState.FINISH;                 }                 break;             default:                 break;         }          if (state.Equals(MyState.FINISH)) break;     }      try     {         return int.Parse(sb.ToString());     }     catch (OverflowException)     {         return sb[0].Equals('-') ? int.MinValue : int.MaxValue;     }     catch (FormatException)     {         return 0;     } } 

思考

  • 对于状态位的定义,可以为符号位单独定义一个状态,也可以为不合法的数据定义一个失败的状态,这些留给读者自行尝试。
  • 除此之外,你还可以考虑不使用库函数来自行判断是否为数字,是否溢出等。

28. 实现 strStr()

难度:简单

实现 strStr() 函数。

给定一个 haystack 字符串和一个 needle 字符串,在 haystack 字符串中找出 needle 字符串出现的第一个位置 (从0开始)。如果不存在,则返回  -1。

示例 1:

输入: haystack = "hello", needle = "ll" 输出: 2 

示例 2:

输入: haystack = "aaaaa", needle = "bba" 输出: -1 

说明:

当 needle 是空字符串时,我们应当返回什么值呢?这是一个在面试中很好的问题。

对于本题而言,当 needle 是空字符串时我们应当返回 0 。这与C语言的 strstr() 以及 Java的 indexOf() 定义相符。

解题思路

  • 朴素的想法是,遍历给定的字符串,看看能否从某一个字符开始,和给定的子串完全匹配。

方法一:暴力枚举

public int StrStr(string haystack, string needle) {     for (int i = 0; i <= haystack.Length - needle.Length; i++)         if (FindP(i)) return i;      return -1;      bool FindP(int start)     {         for (int i = 0; i < needle.Length; i++, start++)             if (!haystack[start].Equals(needle[i])) return false;          return true;     } } 
  • 上面这种解法是最容易想到的,

    不过除此之外,还可以考虑使用字符串匹配的一个经典算法,KMP算法。

  • 这里给出一个讲解的很好的KMP算法视频,感兴趣的读者可以深入了解一下。

方法二:KMP算法

public int StrStr(string haystack, string needle) {     // dp[i] 表示 i 前面的都匹配成功时的相同前后缀长度     var dp = new int[needle.Length];      // 填表     for (int l = 0, r = 1; r < needle.Length - 1;)         if (needle[l].Equals(needle[r]))         {             dp[++r] = ++l;         }         else if (l == 0)         {             dp[++r] = 0;         }         else         {             l = dp[l];         }          // 字符串匹配     for (int i = 0, j = 0; i - j <= haystack.Length - needle.Length;          i += j == 0 ? 1 : 0, j = dp[j])     {         for (; j < needle.Length; j++, i++)             if (!haystack[i].Equals(needle[j])) break;          if (j == needle.Length) return i - needle.Length;     }      return -1; } 
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