5. 替换空格

剑指 Offer 05. 替换空格

请实现一个函数，把字符串 s 中的每个空格替换成"%20"。

示例 1：

输入： s = “We are happy.”
输出： “We%20are%20happy.”

限制：

$0<=s的长度<=10000$

解法一：暴力解

使用StringBuilder，遇到字符就直接append到sb,遇到空格就append "%20"。

Java代码

class Solution {
    public String replaceSpace(String s) {
        //返回空串，返回null提交失败，因为题目没有指明，故无伤大雅
        if(s == null || s.length() == 0) return ""; 
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for(int i = 0;i < s.length();i++){
            if(s.charAt(i) == ' '){
                sb.append("%20");//StringBuilder的append方法的参数可以是字符，也可以是字符串
            }else{
                sb.append(s.charAt(i));
            }
        }
        return sb.toString();
    }
}

go代码一

func replaceSpace(s string) string {
    if s == "" || len(s) == 0 { return "" }
    temp := make([]string,0)
    //注意：
    // 1. go中无char类型，go中可用byte表示字符
    // 2. 此处不可用range遍历，因为go中range遍历字符串得到的是rune类型，而非byte类型
    for i := 0;i < len(s);i++ {
        c := s[i]
        if c == ' ' {
            temp = append(temp,"%20")
        }else{
            temp = append(temp,string(c))
        }
    }
    return strings.Join(temp,"")
}

go代码二

func replaceSpace(s string) string {
    if s == "" || len(s) == 0 { return "" }
    /*
    标准库 strings 中有个Builder 类型，该类型中 WriteString 方法和 String 方法配合使用，也可以实现字符串拼接，
    可以拼接字符串、字符和 Unicode，但是无法和Java中的stringbuilder一样混合拼接字符串和字符
    底层虽然涉及 string 和 []byte 之间的转换，但是，它使用 unsafe.Pointer 优化了 string 和 []byte 之间的转换，
    所以，在大量字符串拼接的场景，推荐使用该种方式。
    */
    var sb strings.Builder
    for i:= 0; i < len(s);i++ {
        c := s[i]
        if c == ' ' {
            sb.WriteString("%20")
        } else {
            sb.WriteString(string(c))
        }
    }
    return sb.String()
}

解法二：从后往前填充思想

这种从后往前填充的思想，很多题中都有用到，应该好好掌握，灵活运用。

① 在字符串尾部填充任意字符，使得字符串的长度等于替换之后的长度。因为一个空格要替换成三个字符（%20），所以当遍历到一个空格时，需要在尾部填充两个任意字符。

② 令 P1 指向字符串原来的末尾位置，P2 指向字符串现在的末尾位置。P1 和 P2 从后向前遍历，当 P1 遍历到一个空格时，就需要令 P2 指向的位置依次填充 02%（注意是逆序的），否则就填充上 P1 指向字符的值。从后向前遍是为了在改变 P2 所指向的内容时，不会影响到 P1 遍历原来字符串的内容。

③ 当 P2 遇到 P1 时（P2 <= P1），或者遍历结束（P1 < 0），退出。

Java代码

class Solution {
    public String replaceSpace(String s) {
        //返回空串，返回null提交失败，题目没有指明，故无伤大雅
         if(s == null || s.length() == 0) return ""; 
         StringBuilder sb = new StringBuilder(s);
         for(int i = 0; i < s.length(); i++){
             if(s.charAt(i) == ' '){
                 sb.append("  ");//在尾部添加两个空格
             }
         }

         int p1 = s.length() - 1;
         int p2 = sb.length() - 1;
         while(p2 > p1 && p1 >= 0){
             char c = sb.charAt(p1--);
             if(c == ' '){
                 sb.setCharAt(p2--,'0');
                 sb.setCharAt(p2--,'2');
                 sb.setCharAt(p2--,'%');
             }else{
                 sb.setCharAt(p2--,c);
             }
         }
         return sb.toString();
    }
}

go代码

func replaceSpace(s string) string {
    if s == "" || len(s) == 0 { return "" }
    //计算出最终结果字符串的长度
    length := 0
    for i:= 0; i < len(s);i++ {
        if s[i] != ' ' {
            length += 1
        }else{
            length += 3 //字符是空格时，一个字符将变成三个字符
        }
    }
    str := make([]byte,length)//建立和最终结果长度一致的byte切片
    p1 := len(s) - 1
    p2 := length - 1
    for p2 > p1 && p1 >= 0 {
        if s[p1] == ' ' {
            // go 中貌似无法使用str[p2--] = '0'，这样使用的时候编译不通过
            str[p2] = '0'
            p2--
            str[p2] = '2'
            p2--
            str[p2] = '%'
            p2--
        }else {
            str[p2] = s[p1]
            p2--
        }
        p1--
    }
    //退出上面for循环后，如果s中还有字符没有遍历完(即是p2=p1时退出了上面for循环)，但此时s[:p1]的所有字符也是需要放到str中的
    for p1 >= 0 {
        str[p2] = s[p1]
        p2--
        p1--
    }
    return string(str)
}

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第五题的扩展题：合并两个有序数组 LeetCode 88

88. 合并两个有序数组

88. 合并两个有序数组

给你两个有序整数数组 nums1 和 nums2，请你将 nums2 合并到 nums1 中，使 nums1 成为一个有序数组。

初始化 nums1 和 nums2 的元素数量分别为 m 和 n 。你可以假设 nums1 的空间大小等于 m + n，这样它就有足够的空间保存来自 nums2 的元素。

示例 1：

输入： nums1 = [1,2,3,0,0,0], m = 3, nums2 = [2,5,6], n = 3
输出： [1,2,2,3,5,6]

示例 2：

输入： nums1 = [1], m = 1, nums2 = [], n = 0
输出： [1]

提示：

$nums1.length==m+n$
$nums2.length==n$
$0<=m,n<=200$
$1<=m+n<=200$
$-10^9<=nums1[i],nums2[i]<=10^9$

解法一：暴力解

暴力解法，将nums2的所有元素添加到nums1中，然后用快速排序即可。时间复杂度为$O((m+n)log(m+n))$。

Java代码

class Solution {
    public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
        for(int i = m,j = 0;i<nums1.length && j<n;i++,j++){
            nums1[i] = nums2[j];
        }
        Arrays.sort(nums1);
    }
}

go代码
貌似go语言中无法在for循环的最后一段使用逗号表达式，如下面写法编译不通过

而如下写法提交成功

func merge(nums1 []int, m int, nums2 []int, n int)  {
    for i,j := m,0;i < m + n; {
        nums1[i] = nums2[j]
        i++
        j++   
    }
    sort.Ints(nums1)
}

解法二：从后往前填充思想

用从后往前的双指针方法，类似上面第五题的解法。从尾到头比较两个数组中的数字，并将较大的数字复制到nums1中的合适位置。时间复杂度为遍历一次数组$O(m+n)$

Java代码

class Solution {
    public void merge(int[] nums1, int m, int[] nums2, int n) {
        //由于两个数组是有序的，故我们可以从后往前的慢慢补全nums1，时间O(n),空间O(1)
        int p1 = m-1;//nums1的尾位置
        int p2 = n-1;//nums2的尾位置
        int p = m+n-1;//拼接后的尾位置
        while(p1>=0 && p2>=0){//有至少一个数组遍历完时退出循环
            nums1[p--] = nums1[p1] < nums2[p2] ? nums2[p2--] :nums1[p1--];
        }
        //不管是p1<0了(nums2中有剩余），还是p2<0了（nums1中有剩余），都可用下式
        System.arraycopy(nums2,0,nums1,0,p2+1);
    }
}

go代码

func merge(nums1 []int, m int, nums2 []int, n int)  {
    p1 := m - 1
    p2 := n - 1
    p := m + n - 1
    for p1 >= 0 && p2 >= 0 {
        if nums1[p1] > nums2[p2] {
            nums1[p] = nums1[p1]
            p--
            p1--
        } else {
            nums1[p] = nums2[p2]
            p--
            p2--
        }
    }

    //下面两个for只会有一个执行
    //如果是nums1还未往前遍历完
    for p1 >= 0 {
        nums1[p] = nums1[p1]
        p--
        p1--
    }

    //如果是nums2还未往前遍历完
    for p2 >= 0 {
        nums1[p] = nums2[p2]
        p--
        p2--
    }
}

举一反三

在合并两个数组 （包括字符串）时，如果从前往后复制每个数字（或字符）则需要移动数字（或字符）多次，那么我们可以考虑从后往前复制，这样就能减少移动的次数，从而提高效率，且算法代码看着更清晰易懂。