剑指offer第二版面试题4：替换空格（JAVA版）

Posted 2022-05-20 xhlwjy

题目：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”.

原因：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识别的字符。转换规则是在“%”后面跟上ASCII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”。

 

时间复杂度为O(n2)不足以拿到Offer

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，我们必须把空格后面的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。如下图所示：

 

我们替换了第一个空格，这个字符串变成图b中的内容，表格中灰色背景表示需要移动的字符。接着我们替换第二个空格，替换之后的内容如图c所示。同时我们注意到用深灰色的背景标注”happy“部分被移动了两次。

假设字符的长度是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，我们发现数组中的很多字符都移动了很多次，能不能减少移动的次数呢？我们换一种思路，把从前向后替换变为从后向前替换。

考虑时间复杂度为O(n)的解法，搞定Offer就靠它了

我们先遍历一次字符串，这样就能够统计出字符串中空格的总数，并可以计算出替换之后字符串的总长度。每替换一个空格，长度增加2，因此替换以后的字符串的长度等于原来的长度加上2乘以空格的数目，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14，里面有两个空格，因此替换之后的字符串的长度为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。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。此时字符串包含如下图b所示，灰色阴影的区域是做了字符拷贝的区域。碰到第一个空格之后，把P1向前移动一格，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格如图所示。

我们接着向前复制，直到碰到第二个空格（d)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e)，此时P1，P2指向同一个位置，表明所有的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一次，因此这个算法的时间效率是O(n)，比第一个思路要快。

 

实现如下:(我的指针是从前面开始的)

public class Test4 
    
    //将字符串中的空格变成%20
    public static String replaceAll(String str)
        //计算有多少个空格
        int count=0;
        char[] strArr = str.toCharArray();
        for(int i=0;i<strArr.length;i++)
            if(strArr[i]==‘ ‘)
                count++;
            
        
        //定义新数组
        char[] newArr=new char[strArr.length+count*2];
        //遍历原数组,碰见空格就在新数组中写入‘%‘‘2‘‘0‘
        //第几个空格
        int num=0;
        for(int i=0,j=0;i<strArr.length;i++)
            //定义一个变量来存newArr的索引
            if(strArr[i]!=‘ ‘)
                newArr[j++]=strArr[i];
            else
                newArr[j++]=‘%‘;
                newArr[j++]=‘2‘;
                newArr[j++]=‘0‘;
            
        
        
        return new String(newArr);
    
    
    public static void main(String[] args) 
        String str = replaceAll("hello world nihao a");
        System.out.println(str);