深入浅出经典面试题之——反转字符串

深入浅出经典面试题之——反转字符串

前言

如今无论大小公司，都喜欢出一些算法题来测试面试者的算法功底或者说是计算机功底。而如今Android和Java把很多方法都封装成API了，导致我们写代码往往只是调调API，没有深入了解过一些功能的底层算法实现。因此，研究算法一是能在面试中正确快速的解决算法题，而是能提高我们的编程功底，更好地编写出高效稳健的代码。

今天，我们研究的是——反转字符串。

//输入一个字符串，输出它的倒序字符串，注意不能使用系统提供的API
input:  Hello
output: olleH

几种解法

  string:  Hello
  length:  5
  
          0 1 2 3 4 
  before: H e l l o
  after:  o l l e H
  
  index             sum
  0: H--->o  0-->4  4
  1: e--->l  1-->3  4
  2: l--->l  2-->2  4
  ...
  
  
  分析字符串反转前后的规律可知:
      两个反转字符串字符的下标之和为字符串长度-1.

1.使用数组

最常规的解法，也是我们在面试的时候最容易想到的一种方法。

具体思路是:

* 将字符串转换为char数组
* 遍历循环给char数组赋值

编码实现：

   public static String strReverseWithArray(String string){
        if(string==null||string.length()==0)return string;
        int length = string.length();
        char [] array = string.toCharArray();
        for(int i = 0;i<length;i++){
            array[i] = string.charAt(length-1-i);
        }
        return new String(array);
    }

优化：

分析上一种解法，循环遍历时，我们不需要循环这么多次。每次循环的时候，我们应该直接给前、后位置都赋值。

编码实现:

    public static String strReverseWithArray2(String string){
        if(string==null||string.length()==0)return string;
        int length = string.length();
        char [] array = string.toCharArray();
        for(int i = 0;i<length/2;i++){
            array[i] = string.charAt(length-1-i);
            array[length-1-i] = string.charAt(i);
        }
        return new String(array);
    }

2.使用栈

我们都知道，栈有"后进先出(LIFO)"的特点。这一特点刚好用于反转字符串。

具体思路是:

• 将字符串转换为char数组
• 将char数组中的字符依次压入栈中
• 将栈中的字符依次弹出赋值给char数组

编码实现：

      public static String strReverseWithStack(String string){
        if(string==null||string.length()==0)return string;
        Stack<Character> stringStack = new Stack<>();
        char [] array = string.toCharArray();
        for(Character c:array){
            stringStack.push(c);
        }
        int length = string.length();
        for(int i= 0;i<length;i++){
            array[i] = stringStack.pop();
        }
        return new String(array);
    }

3.逆序遍历

仔细观察会发现，反转字符串实际上是逆序输出字符串中的字符。

具体思路是:

• 逆序遍历字符串中的字符，并将它依次添加到StringBuilder中

编码实现：

public static String strReverseWithReverseLoop(String string){
        if(string==null||string.length()==0)return string;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for(int i = string.length()-1;i>=0;i--){
            sb.append(string.charAt(i));
        }
        return sb.toString();
    }

4.使用位运算

计算机的数据流本质上都是0，1二进制数据。字符串也是一样。而二进制数据的处理往往是通过位运算来实现的。位操作有:与，或，非，异或。

对位运算有过了解的应该知道，使用异或操作能实现交换两个变量的值而不引入第三个变量。

实现原理:

• 首先介绍异或操作

 异或操作: 当两两数值相同为否，而数值不同为真。写作A^B
 
 A  B  A^B
 0  0   0
 0  1   1
 1  0   1
 0  1   0

• 使用异或操作交换数值

 两个数异或的结果再与其中一个数异或的结果是另外一个数
 
 这涉及到了离散数学中的异或的性质:
 1.交换律:A^B=B^A
 2.结合律: A^(B^C)=(A^B)^C
 3.恒等律:X^0=0
 4.归零律:X^X=0
 5.自反：A^B^B = A^0=A
 
 根据以上性质:
 
 A=A^B
 B=A^B
 A=A^B
 
 通过以上三步，能实现在程序中交换两个变量的数值的目标。

• 使用异或操作交换字符值

 before:"Hello"
 after: "olleH"
 
 index: 0   1   2   3   4
 char : H   e   l   l   o
 ASCII: 72  101 108 108 111
 
 以第0个字符和第4个字符交换为例:
 
 交换前:
 array[0]=1001000
 array[4]=1101111
 
 交换:
 array[0]=array[0]^array[4]=0100111
 array[4]=array[4]^array[0]=1001000
 array[0]=array[0]^array[4]=1101111
 
 交换后:
 array[0]=1101111--->111-->o
 array[4]=1001000--->72--->H
 

编码实现：

  public static String strReverseWithXor(String string){
        if(string==null||string.length()==0)return string;
        char [] array =string.toCharArray();
        int length = string.length()-1;
        for(int i =0;i<length;i++,length--){
            array[i]^=array[length];
            array[length]^=array[i];
            array[i]^=array[length];
        }
        return new String(array);
    }

5.使用递归

当我们反转字符串的时候，脑海里想的就是从首尾两端依次交换直到到达中间位置。当我们在反转某个字符时，剩下的字符串也是一个反转字符串的过程。这样，我们就能用递归的方法来实现反转字符串的目的。

具体思路是:

• 找出递归结束的临界条件
• 对针对于临界条件的不同的值做出不同的处理

编码实现：

 public static String strReverseWithRecursive(String string){
        if(string==null||string.length()==0)return string;
        int length = string.length();
        if(length==1){
            return string;
        }else{
            return  strReverseWithRecursive(string.substring(1))+string.charAt(0);
        }
    }