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字符串逆序的算法汇总

2011-03-10

很早就准备写一个字符串系列的面试题,本来已经写好了,大概有十几道题,但是写完才发现,文章好长,连我自己都没有耐心读下去了,索性就将其拆分成几个系列,一来分开后篇幅变小,看起来比较方便。二来也更有针对性,便于精雕细作。比如这篇,在原来的文章中只占很小的篇幅,但是独立出来才发现,东西也不少。既然是第一篇,就来个最最简单的字符串逆序吧。

字符串逆序可以说是最经常考的题目。这是一道入门级的题目,相信80%的程序员经历过这道题。给定一个字符串s,将s中的字符顺序颠倒过来,比如s="abcd",逆序后变成s="dcba"。

普通逆序

基本上没有这么考的,放在这里主要是为了和后面的原地逆序做个对比。很简单,直接分配一个与原字符串等长的字符数组,然后反向拷贝一下即可。

char *Reverse(char *s)
{
    //将q指向字符串最后一个字符
    char *q = s ;
    while(*q++)
        ;
    q -= 2 ; 

    //分配空间,存储逆序后的字符串。
    char *p = new char[sizeof(char) * (q - s + 2)] ; 
    char *r = p ;

    // 逆序存储
    while(q >= s)
        *p++ = *q-- ;
    *p = '\0' ;

    return r ;
}

原地逆序

英文叫做in-place reverse。这是最常考的,原地逆序意味着不允额外分配空间,主要有以下几种方法,思想都差不多,就是将字符串两边的字符逐个交换,如下图。给定字符串"abcdef",逆序的过程分别是交换字符a和f,交换字符b和e,交换字符c和d。

设置两个指针,分别指向字符串的头部和尾部,然后交换两个指针所指的字符,并向中间移动指针直到交叉。

char *Reverse(char *s)
{
    // p指向字符串头部
    char *p = s ;

    // q指向字符串尾部
    char *q = s ;
    while(*q)
        ++q ;
    q -- ;

    // 交换并移动指针,直到p和q交叉
    while(q > p)
    {
        char t = *p ;
        *p++ = *q ;
        *q-- = t ;
    }

    return s ;
}

用递归的方式,需要给定逆序的区间,调用方法:Reverse(s, 0, strlen(s)) ;

// 对字符串s在区间left和right之间进行逆序,递归法
char *Reverse( char *s, int left, int right )
{
    if(left >= right)
        return s ;

    char t = s[left] ;
    s[left] = s[right] ;
    s[right] = t ;

    Reverse(s, left + 1, right - 1) ;
}

非递归法,同样指定逆序区间,和方法一没有本质区别,一个使用指针,一个使用下标。

// 对字符串str在区间left和right之间进行逆序
char *Reverse( char *s, int left, int right )
{
    while( left < right )
    {
        char t = s[left] ;
        s[left++] = s[right] ;
        s[right--] = t ;
    }

    return s ;
}

不允许临时变量的原地逆序

上面的原地逆序虽然没有额外分配空间,但还是使用了临时变量,严格的说也算是额外的空间吧,如果再严格一点,连临时变量也不允许的话,主要有下面两种方法。一是异或操作,因为异或操作可以交换两个变量而无需借助第三个变量,二是使用字符串的结束符'\0'所在的位置作为交换空间,这样有个局限,就是只适合以'\0'结尾的字符串,对于不支持这种字符串格式的语言,就不能使用了。

使用字符串结束符'\0'所在的位置作为交换空间:

// 使用字符串结束符'\0'所在的位置作为交换空间
char* Reverse(char* s)
{
    char* r = s ;

    // 令p指向结束符
    char* p = s;
    while (*p != '\0')
        ++p ;

    // 令q指向字符串最后一个字符
    char* q = p - 1;

    // 使用p作为交换空间逐个交换字符
    while (q > s)
    {
        *p = *q ;
        *q-- = *s ;
        *s++ = *p ;
    }

    *p = '\0' ; // 恢复结束符

    return r ;
}

使用异或操作

// 使用异或操作对字符串s进行逆序
char* Reverse(char* s)
{
    char* r = s ;

    //令p指向字符串最后一个字符
    char* p = s;
    while (*(p + 1) != '\0')
        ++p ;

    // 使用异或操作进行交换
    while (p > s)
    {
        *p = *p ^ *s ;
        *s = *p ^ *s ;
        *p = *p-- ^ *s++ ;
    }

    return r ;
}

按单词逆序

给定一个字符串,按单词将该字符串逆序,比如给定"This is a sentence",则输出是"sentence a is This",为了简化问题,字符串中不包含标点符号。 分两步:

  1. 先按单词逆序得到"sihT si a ecnetnes"
  2. 再整个句子逆序得到"sentence a is This"

对于步骤一,关键是如何确定单词,这里以空格为单词的分界。当找到一个单词后,就可以使用上面讲过的方法将这个单词进行逆序,当所有的单词都逆序以后,将整个句子看做一个整体(即一个大的包含空格的单词)再逆序一次即可,如下图所示,第一行是原始字符换,第二行是按单词逆序后的字符串,最后一行是按整个句子逆序后的字符串。

// 对指针p和q之间的所有字符逆序
void ReverseWord(char* p, char* q)
{
    while(p < q)
    {
        char t = *p ;
        *p++ = *q ;
        *q-- = t ;
    }
}

// 将句子按单词逆序
char* ReverseSentence(char *s)
{
    // 这两个指针用来确定一个单词的首尾边界
    char *p = s ;    // 指向单词的首字符
    char *q = s ;    // 指向空格或者 '\0'

    while(*q != '\0')
    {
        if (*q == ' ')
        {
            ReverseWord(p, q - 1) ;
            q++ ; // 指向下一个单词首字符
            p = q ;
        }
        else
            q++ ;
    }

    ReverseWord(p, q - 1) ; // 对最后一个单词逆序
    ReverseWord(s, q - 1) ; // 对整个句子逆序

    return s ;
}

逆序打印

还有一类题目是要求逆序输出,而不要求真正的逆序存储。这题很简单,有下面几种方法,有的方法效率不高,这里仅是提供一个思路而已。先求出字符串长度,然后反向遍历即可。

void ReversePrint(const char* s)
{
    int len = strlen(s) ;
    for (int i = len - 1; i >= 0; --i)
        cout << s[i];
}

如果不想求字符串的长度,可以先遍历到末尾,然后在遍历回来,这要借助字符串的结束符'\0'。

void ReversePrint(const char* s)
{
    const char* p = s ;

    while (*p)
        *p++ ;

    --p ; //while结束时,p指向'\0',这里让p指向最后一个字符

    while (p >= s)
    {
        cout << *p ;
        --p ;
    }
}

对于上面第二种方法,也可以使用递归的方式完成。

void ReversePrint(const char* s)
{
if(*(s + 1) != '\0')
ReversePrint(s + 1) ;
cout << *s ;
}

== THE END==

Happy coding!

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