数据结构：字符串 C++

题目来自于

https://github.com/julycoding/The-Art-Of-Programming-By-July/blob/master/ebook/zh/01.00.md

非常感谢July大神和众网友。

本博文初衷是为了方便自己准备面试，有一篇文章可以看所有的东西，省的翻来翻去。

代码是手打的Qt C++，解法中不考虑实现最简单的毫无难度的暴力解法了。

因为很短，不区分*.cc和*.hh文件了，都写在一起； 注释初衷也是为了自己理解。

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

1.1 旋转字符串

题目描述

给定一个字符串，要求把字符串前面的若干个字符移动到字符串的尾部，如把字符串“abcdef”前面的2个字符'a'和'b'移动到字符串的尾部，使得原字符串变成字符串“cdefab”。请写一个函数完成此功能，要求对长度为n的字符串操作的时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(1)。

分析与C++实现

// 编程之美：1.1旋转字符串

// 题目：给定一个字符串，要求把字符串前面的若干个字符移动到字符串的尾部，

// 如把字符串“abcdef”前面的2个字符'a'和'b'移动到字符串的尾部，使得原

// 字符串变成字符串“cdefab”。请写一个函数完成此功能，要求对长度为n的字

// 符串操作的时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(1)。

#include <iostream>

#include <string>

using namespace std;

// 记得用reference，不然改变后的string传不回来

void leftShiftString(string& str, int shiftNum);

void reverseString(string& str, int from, int to);

void rotate(string& str, int shiftNum);

int main()

{
  

    string test_str = "abcd";

    int shiftNumber = 2;

    cout << "before: " << test_str << endl;

    //leftShiftString(test_str, shiftNumber);

    rotate(test_str, shiftNumber);

    cout << "after : " << test_str << endl;

}

//%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

// 推荐解法： 三步翻转法

// 将一个字符串分成X和Y两个部分，在每部分字符串上定义反转操作，如X^T，即把X的所有字符反转

// （如，X="abc"，那么X^T="cba"），那么就得到下面的结论：(X^TY^T)^T=YX，显然就解决了字符串的反转问题。

// 例如，字符串 abcdef ，若要让def翻转到abc的前头，只要按照下述3个步骤操作即可：

// 1) 首先将原字符串分为两个部分，即X:abc，Y:def；

// 2) 将X反转，X->X^T，即得：abc->cba；将Y反转，Y->Y^T，即得：def->fed。

// 3) 反转上述步骤得到的结果字符串X^TY^T，即反转字符串cbafed的两部分（cba和fed）给予反转，

//    cbafed得到defabc，形式化表示为(X^TY^T)^T=YX，这就实现了整个反转。

void leftShiftString(string& str, int shiftNum)

{
  

    int str_len = str.length();

    if (str_len == 0)

    {
  

        // 空串忽视

        return;

    }else

    {
  

        // 取模两个好处：一是避免不必要的移动，

        // 二是防止index越界，尤其是shiftNum可能有负值，这时候要加上str_len避免取模返回负值

        shiftNum = (shiftNum + str_len) % str_len;

    }

    if (shiftNum == 0)

    {
  

        //移动0位可以直接返回

        return;

    }

    // 原字符串的X部分 -> X^T

    reverseString(str, 0, shiftNum - 1);

    cout << "X part: " << str << endl;

    // 原字符串的Y部分 -> Y^T

    reverseString(str, shiftNum, str_len - 1);

    cout << "Y part: " << str << endl;

    // (X^TY^T)^T ->　YX

    reverseString(str, 0, str_len - 1);

    cout << "Both part: " << str << endl;

}

void reverseString(string& str, int from, int to)

{
  

    while(from < to)

    {
  

        swap(str[from++], str[to--]);

    }

}

//%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

//其他解法： 不是很通用，但是我自己想出来的，见

//http://blog.youkuaiyun.com/u013300875/article/details/44126909

//思路简单说就是我们知道str_len，也知道shiftNum，所以对于一个特定位置current的字符，

//它的目标位置target其实就确定了，我们只要把这它从current移动到target就行了

void rotate(string& str, int shiftNum)

{
  

    int str_len = str.length();

    if (str_len == 0)

    {
  

        // 空串忽视

        return;

    }

    if (shiftNum == 0)

    {
  

        //移动0位可以直接返回

        return;

    }

    //每个字符应该只被移动一次，也必须也被移动一次

    //所以我们在 count == str_len 时停止

    int count = 0;

    for (int i = 0; i < str_len ; ++i)

    {
  

        int index = i;

        char tmp = str[index];

        while(1)

        {
  

            count++;

            // 在index位置的字符将被移动到index+new

            int index_new = (index - shiftNum + str_len) % str_len;

            // 把index_new位置的元素保存到空出来的i位置

            str[i] = str[index_new];

            // 完成str[index] ->　str[index_new]的移动

            str[index_new] = tmp;

            // 准备处理原来位于index_new的字符

            tmp = str[i];

            index = index_new;

            // 如果我们已经处理了所有的字符，即完成了一个圈

            // 我们是从i这个位置开始处理的，如果我们下一个要处理的又是i，

            // 我们可以跳过它了

            if (i == index)

            {
  

                break;

            }

        }

        if (count == str_len)

        {
  

            break;

        }

    }

}

1.2 字符串包含

题目描述

给定两个分别由字母组成的字符串A和字符串B，字符串B的长度比字符串A短。请问，如何最快地判断字符串B中所有字母是否都在字符串A里？

为了简单起见，我们规定输入的字符串只包含大写英文字母，请实现函数bool StringContains(string &A, string &B)