剑指offer学习之字符串和链表

2.3.2字符串

      字符串是由若干字符组成的序列，由于字符串在编程里面使用的效率非常高，为了优化，很多编程语言都对字符串做了特殊的规定。

c\c++中每个字符串都以'\0'结尾，虽然利用此我们能很方便的找到字符串的尾部，但这样每个字符串都有一个额外字符的开销，而且很容易造成字符串越界。

比如

char str[10];

strcpy(str, '0123456789');

     这样写就不对，str应该写成11个字符。

    为了节省内存，c/c++把常量字符串放到单独的一个内存区域，当几个指针赋值相同的常量字符串时，它们实际指向的是同一个地址。用常量内存初始化数组，则有不同。如果是给两个数组初始化相同的常量字符串，可这两个数组并不相同。

面试题５：替换空格

题目:请实现一个函数，把字符串中的每个空格替换为"%20",例如"we are happy."替换为"we%20are%20happy."

    在网络编程中，如果URL参数中函数中含有特殊字符，比如空格,#，则导致服务器无法正确识别，这时候需要把这些特殊字符转换为服务器可以识别的字符。转换的规则是在'%'后跟上ASCII码。空格ASCII码是32,用十六进制表示是'0x20'.'#'的ASCII码是35,十六进制表示是0x23.

     这道题有两种需求，一种需求是在原来的字符串进行替换，则有可能覆盖修改在字符串后面的内存。一种是使用新的字符串进行替换，则我们要分配好足够的内存。假设是在原来的字符串上进行替换，并且保证输入的字符串后面有足够多的空余内存。

注意：时间复杂度为O(n*n)的解法，不足以拿到offer.

    假如我们从头到尾扫描字符，遇到空格就替换，如果有n个空格，每替换一次，空格后面的所有字符都要移动一次，这样的时间效率为O(n*n).

思路：先遍历，算出替换之后字符串的长度，使用两个指针p1和p2,p1指向原字符串末尾，p2指向替换后字符串末尾，依次从后向前遍历，这样的时间复杂度为O(n).

测试用例：（1）输入的字符串中包含空格（空格位于字符串最前面；空格位于字符串最后面；空格位于字符串中间；字符串中有连续多个空格）；

                  （2）输入的字符串中没有空格；

                  （3）特殊输入测试（字符串为nullptr;字符串是一个空字符串；字符串中只有一个空格字符；字符串中有连续多个空格）。

本题考点：（1）对字符串的编程能力

                  （2）考查应聘者分析时间效率的能力

                  （3）考查应聘者对内存覆盖能力是否有足够的警惕，在分析得知字符串会变长之后，是否能够意识到潜在的问题，并及时与面试官沟通

                   （4）考查应聘者的思维能力

学习：++ i;

相关题目：有两个排序的数组A1和A2，内存在A1的末尾有足够多的空余空间容纳A2,请实现一个函数，把A2中的所有数字插入A1中，并且所有的数字是排序的。

思路：从尾到头比较A1和A2中的数字，并且把较大的数字拷贝到A相应的位置。

 

2.3.3链表

    链表应该是面试中被提及最频繁的数据结构。链表的结构很简单，它是由指针把若干个节点连接成链状结构。链表的创建、插入节点、删除节点等操作只需要20行左右代码就能实现，其代码量比较适合面试。而像哈希表、有向图等复杂数据结构，实现它们的一个操作需要的代码数据量都很大，很难在几十分钟内的面试内完成。另外，由于链表是一种动态的数据结构，需要对指针进行操作，因此操作者需要很好的编程功底才能写出完整的操作链表的代码。而且链表这种数据结构很灵活，面试官可以用链表设计出具有挑战性的面试题。

      我们说链表是一种动态数据结构，是因为在创建链表时，无须知道链表的长度。当插入一个新节点时，我们只需要为新节点分配内存，然后来调整指针的指向来确保新节点被链接到链表当中。内存分配不是在创建链表时一次性完成的，而是每添加一个节点分配一次内存。由于没有闲置的内存，链表的空间效率比数组高，如果单向链表的节点定义如下：

struct ListNode

{

    int m_nValue;

    ListNode* m_pNext;

}

      当我们往一个空链表中插入一个节点时，新插入的节点就是链表的头指针，由于此时会改动头指针，所以必须把pHead设为指向指针的指针，否则出了这个函数pHead依然是一个空指针。

      由于链表中的内存不是一次性分配的，因此我们无法保证链表的内存和数组一样是连续的，因此如果想要在链表中找到它的第i个节点，那么我们只能从头节点开始，沿着指向下一个节点的指针遍历链表，它的时间效率为O(n)。二者数组中我们可以根据下标在O(1)时间内找到第i个元素。下面是在链表中找到第一个含有某值的节点并删除该节点的代码

      除了简单的单向链表经常被设置为面试题（详见面试题6“从尾到头打印链表”、面试题18“删除链表的节点”、面试题22“链表中倒数第k个节点”、面试题24“反转链表”、面试题25“合并两个排序的链表”、面试题52“两个链表中的第一个公共节点”等，链表的其他形式也备受面试官青睐。

     （1）把链表末尾节点的指针指向头节点，从而形成一个环形链表（详见面试题62“圆圈中最后剩下的数字”）；

     （2）链表中的节点除了有指向下一个节点的指针，还有指向前一个节点的指针，这就是双向链表（详见面试题36”二叉搜索树与双向链表“）；

      （3）链表中的节点除了有指向下一个节点的指针，还有指向任意节点的指针，这就是复杂链表（详见面试题35”复杂链表的复制）。

面试题6：从尾到头打印链表

       题目：输入一个链表的头节点，从尾到头打印出每个节点的值。链表节点定义如下：

struct ListNode

{

     int m_nKey;

     ListNode* m_pNext;

}

思路：如果把链表中链表节点的指针反转过来，改变链表的方向，就可以从尾到头的打印，但这会修改链表的结构。

面试小提示：在面试中，如果我们打算修改输入的数据，则最好先问问面试官是否可以修改。

       通常打印是一个只读操作，我们不希望打印时修改内容，假设要求不能修改链表数据结构。那么解决这个问题肯定要遍历链表，遍历的顺序是从头到尾，而输出的顺序则是从尾到头。也就是说第一个遍历到的节点最后一个输出，而最后一个遍历到的节点第一个输出。这就是典型的“后进先出”，我们可以用栈实现这种顺序。每经过一个节点时，把该节点放到一个栈中。当遍历完整个链表后，再从栈顶部开始逐个输出节点的值，此时输出节点的顺序就反转过来了。

      可以用递归实现，每访问到一个节点时，先输出它后面的节点，再输出它自身。递归存在一个问题，当链表非常长的时候，会导致函数调用的层级很深，从而有可能导致函数调用栈溢出。

测试用例：（1）功能测试（输入的链表有多个节点，输入的链表只有一个节点）；

                  （2）特殊测试（输入的链表头节点指针为nullptr).

本题考点：（1）考查应聘者对单向链表的理解和编程能力；

                  （2）考查应聘者对循环、递归和栈3个相互关联概念的理解。

cstdio是将stdio.h的内容用C++头文件的形式表示出来。stdio.h是C标准函数库中的头文件