【中等】力扣算法题解析LeetCode151：反转字符串中的单词

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题目详情

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。

提示：

• 1 <= s.length <= 10^4
• s 包含英文大小写字母、数字和空格 ' '
• s 中至少存在一个单词

进阶：
如果字符串在你使用的编程语言中是一种可变数据类型，请尝试使用 O(1) 额外空间复杂度的原地解法。

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解题思路

1. 去除多余空格：

   • 使用双指针法（slow 和 fast）原地去除多余空格。
   • fast 指针遍历原字符数组，slow 指针指向当前有效位置。
   • 遇到非空格字符时，如果当前不是第一个单词（slow != 0），则在单词前添加一个空格。
   • 复制整个单词到 slow 指针位置，并移动指针。
   • 遇到空格时，直接跳过。

2. 反转整个字符串：

   • 对处理后的字符串（长度为 len）进行整体反转，使单词顺序颠倒。

3. 反转每个单词：

   • 遍历反转后的字符串，使用双指针标记单词的起始和结束位置。
   • 遇到空格或字符串末尾时，反转当前单词，并更新下一个单词的起始位置。

4. 返回结果：

   • 根据字符数组前 len 个字符构建结果字符串。

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代码实现（Java版）

class Solution {
    public String reverseWords(String s) {
        if (s == null) return null;
        char[] charArray = s.toCharArray();
        int n = charArray.length;
        
        // 步骤1: 去除多余空格，返回新长度
        int len = trimSpaces(charArray, n);
        if (len == 0) return "";
        
        // 步骤2: 反转整个字符串
        reverse(charArray, 0, len - 1);
        
        // 步骤3: 反转每个单词
        reverseEachWord(charArray, len);
        
        return new String(charArray, 0, len);
    }
    
    // 去除多余空格，返回新长度
    private int trimSpaces(char[] chars, int n) {
        int slow = 0;
        int fast = 0;
        while (fast < n) {
            if (chars[fast] != ' ') {
                // 非第一个单词时添加空格
                if (slow != 0) {
                    chars[slow++] = ' ';
                }
                // 复制整个单词
                while (fast < n && chars[fast] != ' ') {
                    chars[slow++] = chars[fast++];
                }
            } else {
                fast++; // 跳过空格
            }
        }
        return slow;
    }
    
    // 反转字符数组指定区间 [left, right]
    private void reverse(char[] chars, int left, int right) {
        while (left < right) {
            char temp = chars[left];
            chars[left] = chars[right];
            chars[right] = temp;
            left++;
            right--;
        }
    }
    
    // 反转每个单词
    private void reverseEachWord(char[] chars, int len) {
        int start = 0; // 单词起始位置
        for (int end = 0; end <= len; end++) {
            // 遇到空格或字符串末尾时反转单词
            if (end == len || chars[end] == ' ') {
                reverse(chars, start, end - 1);
                start = end + 1; // 更新下一个单词起始位置
            }
        }
    }
}

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代码说明

1. trimSpaces 方法：

   • 使用双指针 slow 和 fast 原地去除多余空格。
   • 当 fast 遇到非空格字符时，若非第一个单词则在当前单词前添加空格，并复制整个单词。
   • 时间复杂度 O(n)，空间复杂度 O(1)（原地操作）。

2. reverse 方法：

   • 反转字符数组的指定区间 [left, right]。
   • 使用双指针从两端向中间交换字符。

3. reverseEachWord 方法：

   • 遍历处理后的字符串，标记单词起始位置 start。
   • 当遇到空格或字符串末尾时，反转 [start, end-1] 区间的单词。
   • 更新 start 为下一个单词起始位置。

4. 主方法 reverseWords：

   • 将字符串转为字符数组。
   • 依次执行：去空格 → 整体反转 → 单词反转。
   • 返回新字符串（仅前 len 个有效字符）。

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