LeetCode 344. 反转字符串

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 s 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。

示例 1

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

示例 2

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

提示

• 1 <= s.length <= 10^5

• s[i] 都是 ASCII 码表中的可打印字符

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解题思路

这是一道经典的双指针问题。由于题目要求原地反转且使用O(1)的额外空间，最优解法就是使用双指针技术。

核心思路

• 设置两个指针：left指向数组开头，right指向数组末尾
• 交换left和right位置的字符
• left向右移动，right向左移动
• 重复步骤2-3，直到left >= right

图解过程

以示例1为例：["h","e","l","l","o"]

初始状态: ["h","e","l","l","o"]
           ↑               ↑
          left           right
第1次交换: ["o","e","l","l","h"]
            ↑               ↑
           left           right
第2次交换: ["o","l","l","e","h"]
                    ↑
                left,right重合，结束

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Java实现

class Solution {
    public void reverseString(char[] s) {
        // 双指针法
        int left = 0;
        int right = s.length - 1;
        
        // 当左指针小于右指针时继续交换
        while (left < right) {
            // 交换左右指针位置的字符
            char temp = s[left];
            s[left] = s[right];
            s[right] = temp;
            
            // 移动指针
            left++;
            right--;
        }
    }
}

Java优化版本（使用异或运算）

class Solution {
    public void reverseString(char[] s) {
        int left = 0;
        int right = s.length - 1;
        
        while (left < right) {
            // 使用异或运算交换，无需临时变量
            s[left] ^= s[right];
            s[right] ^= s[left];
            s[left] ^= s[right];
            
            left++;
            right--;
        }
    }
}

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C#实现

public class Solution {
    public void ReverseString(char[] s) {
        // 双指针法
        int left = 0;
        int right = s.Length - 1;
        
        // 当左指针小于右指针时继续交换
        while (left < right) {
            // 交换左右指针位置的字符
            char temp = s[left];
            s[left] = s[right];
            s[right] = temp;
            
            // 移动指针
            left++;
            right--;
        }
    }
}

C#优化版本（使用元组交换）

public class Solution {
    public void ReverseString(char[] s) {
        int left = 0;
        int right = s.Length - 1;
        
        while (left < right) {
            // C# 7.0+ 元组交换语法
            (s[left], s[right]) = (s[right], s[left]);
            
            left++;
            right--;
        }
    }
}

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复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)，其中n是字符数组的长度。需要遍历数组的一半进行交换操作。
• 空间复杂度：O(1)，只使用了常数个额外变量（指针和临时变量）。