替换空格

Posted 2020-09-17 薇薇一笑g

题目：请实现一个函数，将一个字符串中的空格替换成“%20”。例如，当字符串为We Are Happy.则经过替换之后的字符串为We%20Are%20Happy。

解析：如果从前往后替换字符串中的空格，则每次替换，都要把空格后的字符向后挪动相应的位置。这样，时间复杂度会很高。在此，我们可以换个思路，先计算出替换后的字符串长度，然后从字符串后面向前遍历，依次替换，这样就不需要重复挪动字符了。

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。比如：空格的ASCII玛是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个字符替换称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“。为了形象期间，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，这个字符串编程图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北京标注”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，把从前向后替换成从后向前替换。

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的长度。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。

public class ReplaceSpaces {
    //计算字符串中包含的空格个数  
    public static int getBlankNum(String testString){  
        int count = 0 ;  
        for(int i = 0;i<testString.length();i++){  
            String tempString = String.valueOf(testString.charAt(i));  
            if(tempString.equals(" ")){  
                count++;  
            }  
        }  
        return count;  
    }  
    //打印char[] 数组  
    public static void printArray(char[] testArray){  
        for(char i :testArray){  
            System.out.print(i);  
        }  
        System.out.println();  
    }  
    //将字符串空格转化为20%  
    public static void replaceAllBlank(String testString){  
        if(testString == null || testString.length() <= 0){  
            return;  
        }  
        //字符数组初始长度  
        int length = testString.length();  
        //字符数组增加长度后  
        int newLength = testString.length()+ getBlankNum(testString)*2;  
        char[] tempArray = new char[newLength];  
        System.arraycopy(testString.toCharArray(), 0, tempArray, 0, testString.toCharArray().length);  
        int indexofOriginal = length - 1;  
        int indexofNew = newLength -1;  
        System.out.println("未替换空格时的字符串：");  
        printArray(testString.toCharArray());  
        while(indexofOriginal >=0 && indexofOriginal != indexofNew){  
            if(tempArray[indexofOriginal]==\' \'){  
                tempArray[indexofNew--]=\'0\';  
                tempArray[indexofNew--]=\'2\';  
                tempArray[indexofNew--]=\'%\';  
            }else{  
                tempArray[indexofNew--]= tempArray[indexofOriginal];  
            }  
            indexofOriginal--;  
        }  
        System.out.println("替换空格后的字符串：");  
        printArray(tempArray);  
    }  
    public static void main(String[] args){  
        String str = "We are happy";  
        replaceAllBlank(str);  
    }  
}  

 测试用例：

输入的字符串中包含空格（空格位于字符串的最前面；空格位于字符串的最后面；空格位于字符串的中间；字符串中有连续多个空格）；

输入的字符串中没有空格；

特殊输入测试（字符串是一个空字符串，字符串只有一个空格字符，字符串中有连续多个空格）