高频算法面试题_旋转字符串(完整的代码实现)

Posted 2021-09-14 美目盼兮

题目描述

1.    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

方案一：暴力位移（时间复杂度不符合要求）

思路

    逻辑思路：
        1. 把需要移动的字符一个一个的移动到字符串的尾部
    代码实现思路：
        1. 实现一个函数，可以完成移动一个字符到字符串尾部的功能
      2. 循环m次调用上述函数，完成移动m个字符到字符串尾部

代码实现(GO语言)

package main

func LeftShiftOne(chars []byte,n int)  {
    c:=chars[0] // 获取第一个字符
    for i:=1;i<n;i++{
        chars[i-1]=chars[i]
    }
    chars[n-1]=c
}

func LeftRotateString(s string,m int) string {
    chars:=[]byte(s)
    n:=len(chars)
    for m>0{
        LeftShiftOne(chars,n)
        m--
    }
    return string(chars)
}

func main()  {
    res:=LeftRotateString("abcdef",2)
    println(res)
}

时间复杂度和空间复杂度分析

    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 mn 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。

反转法(利用一点点数学知识)

思路

    逻辑思路
        1. 将一个字符串分成A和B两部分，然后定义一个字符串的反串操作，A^T，表示把A的所有字符反转(如，A=”abc“,那么A^T="cba"),在数学上有个关于矩阵运算的公式：(A*B)^T=B^T*A^T，套用一下可以得出一个结论:(A^T*B^T)^T=B*A,这样就解决了字符串反转的问题
    代码实现思路：以反转abcdef为例
        1. 实现一个反转字符串的函数
        2. 将原字符串分为两个部分，即A:abc,B:def，注在本题中就是分为0-m和m-n的两个子串
        2. 将A反转，A->A^T,即：abc->cba，将B反转,B->B^T，即：def-fed
        3. 反转A^T*B^T,即反转cbafed，得到defabc,即为最后结果

代码实现(GO语言)

package main

func ReverseString(chars []byte,from,to int)  {
    for from<to{
        temp:=chars[from]
        chars[from]=chars[to]
        chars[to]=temp
        from++
        to--
    }
}

func LeftRotateString(s string,m int) string {
    chars:=[]byte(s)
    n:=len(chars)
    m%=n // 如果移动的大于n位，那么和移动%n位是一样的
    ReverseString(chars,0,m-1) // 反转A，得到A^T m是移动位数，m-1是下标
    ReverseString(chars,m,n-1) // 反转B，得到B^T
    // 此时 chars为 A^T*B^T
    ReverseString(chars,0,n-1) // 反转A^T*B^T，得到B*A
    return string(chars)
}

func main()  {
    res:=LeftRotateString("abcdef",2)
    println(res)
}

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