151. 反转字符串中的单词

151. 反转字符串中的单词

题目叙述

给你一个字符串 s ，请你反转字符串中 单词 的顺序。
单词 是由非空格字符组成的字符串。s 中使用至少一个空格将字符串中的 单词 分隔开。
返回 单词 顺序颠倒且 单词 之间用单个空格连接的结果字符串。
注意：输入字符串 s 中可能会存在前导空格、尾随空格或者单词间的多个空格。返回的结果字符串中，单词间应当仅用单个空格分隔，且不包含任何额外的空格。

示例 1：

输入：s = "the sky is blue"
输出："blue is sky the"

示例 2：

输入：s = "  hello world  "
输出："world hello"
解释：反转后的字符串中不能存在前导空格和尾随空格。

示例 3：

输入：s = "a good   example"
输出："example good a"
解释：如果两个单词间有多余的空格，反转后的字符串需要将单词间的空格减少到仅有一个。

模式识别

本题可以归类为字符串处理问题，关键在于对字符串中的单词进行识别、提取以及重新排列。解题的核心在于找到单词的边界，并且按照要求反转单词顺序。

考点分析

• 字符串操作：需要熟练掌握字符串的遍历、分割、反转等操作。
• 空间复杂度优化：尽量在不使用额外大量空间的情况下完成字符串的反转操作。
• 边界条件处理：要处理好字符串中的前导空格、尾随空格以及单词间的多个空格。

所有解法

1. 使用额外空间：借助数组或栈等数据结构，将字符串按单词分割后存储，再反转输出。这种方法实现较为简单，但会使用额外的线性空间。
2. 原地反转：先反转整个字符串，再反转每个单词，最后处理多余的空格。这种方法可以在 $O(1)$ 的额外空间复杂度内完成任务。

C 语言最优解法代码

// 翻转字符串中子串的字符
void reverse(char* s, int head, int tail){
    // 分别定义两个指针指向头部和尾部
    for(int i = head, j = tail; i < j; i++, j--){
        int temp = s[i];
        s[i] = s[j];
        s[j] = temp;
    }
}

// 移除字符串中多余字符串
void removeExtraSpace(char* s){
    // 删除开头和结尾的空格
    int head = 0, tail = strlen(s) - 1;
    while(s[head] == ' ') head++;
    while(s[tail] == ' ') tail--;

    // 快慢指针删除单词间多余的空格，slow指向字符要放置的位置，fast指向要保留的字符
    int slow = 0;
    for(int fast = head; fast <= tail; fast++){
        // 当出现连续两个字符时，不做操作，结束本轮循环
        if(s[fast] == ' ' && s[fast + 1] == ' ') continue;
        s[slow++] = s[fast]; 
    }
    // 最后加上结束字符
    s[slow] = '\0';
}
char* reverseWords(char* s) {
    // 删除多余空格
    removeExtraSpace(s);
    // 翻转字符串
    reverse(s, 0, strlen(s) - 1);
    // 以上两步完成后，得到一个字符反转，每个单词间只有一个空格的字符串
    // 接下来将每个被翻转的单词再翻转一次，即可得到原始单词，并且单词位置已被翻转
    int head = 0;
    for(int i = 0; i <= strlen(s); i++){
        // 可以将整个字符串按照空格和结束字符分成若干单词
        if(s[i] == ' ' || s[i] == '\0'){
            // 翻转每个单词
            reverse(s, head, i - 1);
            head = i + 1;
        }
    }
    return s;
}

复杂度分析

• 时间复杂度：$O(n)$，其中 $n$ 是字符串的长度。主要进行了三次线性遍历，分别是反转整个字符串、提取并反转每个单词以及添加结束符，每次遍历的时间复杂度都是 $O(n)$。
• 空间复杂度：$O(1)$，只使用了常数级的额外空间，没有使用额外的线性空间来存储单词。