【C语言】实现字符串的左旋

一.前言

本文章将使用三种思路实现字符串的左旋（循环移动，截取和拼接，逆序反转）

二.题目要求

实现一个函数，可以左旋字符串中的k个字符。

例如：

ABCD左旋一个字符得到BCDA
ABCD左旋两个字符得到CDAB

三.题目分析

1 循环移动

当我们需要将字符串左旋k个字符时，一种简单的思路是通过循环移动字符的位置来实现。

具体的步骤如下：

1. 首先获取字符串的长度，并对k进行取模操作。这是因为如果k的值大于字符串的长度，可以通过取模操作将其转换为一个等效的较小值。例如，对于字符串"ABCD"，左旋5个字符相当于左旋1个字符，因为多余的4次旋转会回到原始的状态。
2. 使用一个外层循环控制左旋的次数，执行k次循环即可完成字符的左旋操作。
3. 在每次循环内部，使用一个内层循环将字符串中的每个字符向前移动一位。从第一个字符开始，将它后面的所有字符依次向前移动一个位置，直到倒数第二个字符。最后，将原始字符串的第一个字符放置在末尾位置，完成一次循环。
4. 重复执行步骤3，直到完成k次循环，即完成字符串的左旋操作。

这样，我们通过循环移动字符的位置，就能够实现字符串的左旋。在给定的例子中，字符串"ABCD"左旋2个字符，首先将"A"移到末尾得到"BCDA"，然后再将"B"移到末尾得到"CDAB"，最终得到结果"CDAB"。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void leftRotate(char *str, int k)
 {
    int len = strlen(str);
    
    // 对k取模，避免多余的左旋操作
    k %= len;
       
    // 左旋k个字符
    for (int i = 0; i < k; i++) 
    {
        char temp = str[0];
        
        for (int j = 0; j < len - 1; j++) //单次平移
        {
            str[j] = str[j + 1];
        }
        
        str[len - 1] = temp;
    }
}

int main() 
{
    char str[] = "ABCD";
    int k = 0;
    printf("请输入左旋的次数 k == ");
    scanf("%d",&k);
    
    printf("原始字符串：%s\n", str);
    
    leftRotate(str, k);
    
    printf("左旋%d个字符后的字符串：%s\n", k, str);
    
    return 0;
}

示例输出

这种方法虽然简单，但是比较繁琐，执行次数较多，接下来将展示其他思路

2.截取和拼接

截取和拼接方法是一种简单直观的字符串左旋实现方式。其基本思路可以分为以下几个步骤：

1.对于左旋k个字符，我们需要将前k个字符截取出来。这可以使用标准库函数strncpy来实现，它接受三个参数：目标字符串、源字符串以及要复制的字符数。

strncpy函数用于将指定长度的字符串复制到字符数组中

2.将剩余的字符截取出来。由于C语言中字符串是以null字符（‘\0’）结尾的，我们可以通过直接使用源字符串的指针进行偏移来获取剩余的字符。

3.我们将两部分截取的字符串进行拼接。这可以使用标准库函数strcat来实现，它接受两个参数：目标字符串和要追加的字符串。

字符串连接函数 strcat() 可以将两个字符串连接起来。该函数从源字符串的尾部开始复制字符，直到遇到 NULL
字符。然后，它将目标字符串的 NULL 字符替换为源字符串中遇到的 NULL 字符。

4.最后，我们将修改后的字符串复制回原始的字符串变量中，这可以使用标准库函数strcpy来实现。

strcpy()函数：是将一个字符串复制到另一块空间地址中 的函数，‘\0’是停止拷贝的终止条件，同时也会将 ‘\0’ 也复制到目标空间。

代码展示如下

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void leftRotate(char *str, int k) 
{
    int len = strlen(str);
    
    // 对k取模，避免多余的左旋操作
    k %= len;
    
    // 创建临时数组用于存储截取的前k个字符
    char temp[256];//这里使用k+1最好，因为vs中不支持变长数组，故这里初始化了一个值
    strncpy(temp, str, k);
    temp[k] = '\0';
    
    // 将剩余的字符覆盖原始字符串
    strcpy(str, str + k);
    
    // 拼接截取的前k个字符到末尾
    strcat(str, temp);
}

int main() 
{
    char str[] = "ABCD";
    int k = 0;
    printf("请输入左旋的次数 k == ");
    scanf("%d",&k);
    
    printf("原始字符串：%s\n", str);
    
    leftRotate(str, k);
    
    printf("左旋%d个字符后的字符串：%s\n", k, str);
    
    return 0;
}

3.逆序反转

除了前面提到的方法，还有一种巧妙的解法是使用字符串翻转的方式来实现字符串左旋，具体思路如下：

1.首先将字符串划分为两部分，即前k个字符和剩余的字符。

2.分别对这两部分进行翻转操作：

• 对前k个字符进行翻转。
• 对剩余的字符进行翻转。

3.最后对整个字符串进行翻转操作，此时前k个字符已经在最后，完成左旋操作。

举个例子，我们对“ABCD”进行两次左旋。
先将要左旋的前两个逆序（BACD），然后将后半段也逆序（BADC），最后整体逆序（CDAB）

下图为代码演示

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void reverse(char *str, int start, int end) 
{
    while (start < end) 
    {
        char temp = str[start];
        str[start] = str[end];
        str[end] = temp;
        start++;
        end--;
    }
}

void leftRotate(char *str, int k) 
{
    int len = strlen(str);
    
    // 对k取模，避免多余的左旋操作
    k %= len;
    
    reverse(str, 0, k-1);         // 前k个字符翻转
    reverse(str, k, len-1);       // 剩余的字符翻转
    reverse(str, 0, len-1);       // 整个字符串翻转
}

int main() 
{
    char str[] = "ABCD";
    int k = 0;
    printf("请输入左旋的次数 k == ");
    scanf("%d",&k);
    
    printf("原始字符串：%s\n", str);
    
    leftRotate(str, k);
    
    printf("左旋%d个字符后的字符串：%s\n", k, str);
    
    return 0;
}

四.尾声

以上就是本文章的所有内容，如果大家有更好的方法，大家可以在评论区讨论或者私信给博主。