LC 151. 反转字符串中的单词

1. 问题描述

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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 <= 104
• 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。

2. 题解

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方法一、使用语言特性

很多语言对字符串提供了 split（拆分），reverse（翻转）和 join（连接）等方法，因此可以简单的调用内置的 API 完成操作：

• 使用 split 将字符串按空格分割成字符串数组；
• 使用 reverse 将字符串数组进行反转；
• 使用 join 方法将字符串数组拼成一个字符串。

注意各函数的调用方法

class Solution {
    public String reverseWords(String s) {
        // 除去开头和末尾的空白字符
        s = s.trim();
        // 正则匹配连续的空白字符作为分隔符分割
        List<String> wordList = Arrays.asList(s.split("\\s+")); //将数组转为集合，以方便调用reverse
        Collections.reverse(wordList);
        return String.join(" ", wordList);
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)，其中 n 为输入字符串的长度。

• 空间复杂度：O(n)，用来存储字符串分割之后的结果。

方法二、自行编写对应的函数

对于字符串不可变的语言，首先得把字符串转化成其他可变的数据结构，同时还需要在转化的过程中去除空格。

class Solution {
    public String reverseWords(String s) {
        StringBuilder sb = trimSpaces(s);

        // 翻转字符串
        reverse(sb, 0, sb.length() - 1);

        // 翻转每个单词
        reverseEachWord(sb);

        return sb.toString();
    }

    public StringBuilder trimSpaces(String s) {
        int left = 0, right = s.length() - 1;
        // 去掉字符串开头的空白字符
        while (left <= right && s.charAt(left) == ' ') {
            ++left;
        }

        // 去掉字符串末尾的空白字符
        while (left <= right && s.charAt(right) == ' ') {
            --right;
        }

        // 将字符串间多余的空白字符去除
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (left <= right) {
            char c = s.charAt(left);

            if (c != ' ') {
                sb.append(c);
            } else if (sb.charAt(sb.length() - 1) != ' ') {
                // 当 c == ' '，且 sb 结尾没有被空白字符填充时
                sb.append(c);
            }

            ++left;
        }
        return sb;
    }

    public void reverse(StringBuilder sb, int left, int right) {
        while (left < right) {
            char tmp = sb.charAt(left);
            sb.setCharAt(left++, sb.charAt(right)); //setCharAt函数接口
            sb.setCharAt(right--, tmp);
        }
    }

    public void reverseEachWord(StringBuilder sb) {
        int n = sb.length();
        int start = 0, end = 0;

        while (start < n) {
            // 循环至单词的末尾
            while (end < n && sb.charAt(end) != ' ') {
                ++end;
            }
            // 翻转单词
            reverse(sb, start, end - 1);
            // 更新start，去找下一个单词
            start = end + 1;
            ++end;
        }
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)，其中 n 为输入字符串的长度。

• 空间复杂度：Java O(n) 的空间来存储字符串。

方法三、双端队列

由于双端队列支持从队列头部插入的方法，因此可以沿着字符串一个一个单词处理，然后将单词压入队列的头部，再将队列转成字符串即可。

class Solution {
    public String reverseWords(String s) {
        int left = 0, right = s.length() - 1;
        // 去掉字符串开头的空白字符
        while (left <= right && s.charAt(left) == ' ') {
            ++left;
        }

        // 去掉字符串末尾的空白字符
        while (left <= right && s.charAt(right) == ' ') {
            --right;
        }

        Deque<String> d = new ArrayDeque<String>();
        StringBuilder word = new StringBuilder();
        
        while (left <= right) {
            char c = s.charAt(left);
            if ((word.length() != 0) && (c == ' ')) {
                // 将单词 push 到队列的头部
                d.offerFirst(word.toString());
                word.setLength(0);
            } else if (c != ' ') {
                word.append(c);
            }
            ++left;
        }
        d.offerFirst(word.toString());

        return String.join(" ", d);
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)，其中 n 为输入字符串的长度。

• 空间复杂度：OO(n)，双端队列存储单词需要 O(n) 的空间。

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整理于 LeetCode 官方题解