劍指offer-面試4：替換空格（字符串操作）

題目

實現一個函數，把字符串中的每個空格替換成”%20”。例如，輸入 “we are happy.”，則輸出“we%20are%20happy.”。

在網絡編程中，如果URL中含有特殊字符，如空格，“#”等，可能導致服務器端無法獲得正確的參數值。我們需要將這些特殊符號轉換成服務器可以識別的字符。轉換規則是在‘%’後面跟上ASCII碼的兩位十六進制的表示。比如空格的ASCII碼是32，即十六進制的0x20，因此空格被替換爲“%20”

分析

首先應該想到的是原來一個空格字符，替換後變成“%20”，因此字符串會變長。 如果在原來的字符串上做替換，有可能覆蓋修改在該字符串後面的內存。如果是創建新的字符串並在新的字符串上做替換，那麼我們可以自己分配足夠多的內存。

由於有兩種不同的解決方案，應該向面試官問清楚，讓他明確告訴他的需求。假設面試官讓在原來的字符串上做替換，並且保證輸入的字符串後面有足夠多的空餘內存。

時間複雜度爲O(n^2)的解法

從頭到尾掃描字符串，每次碰到空格字符的時候做替換。由於是把1個字符替換成了3個字符，必須把空格後面的所有字符都後移兩個字節，否則就有兩個字符被覆蓋了

假設字符串的長度是n。對每個空格字符，需要移動後面O(n)個字符，因此對含有O(n)個空格字符的字符串而言總的時間效率是O(n^2)

時間複雜度爲O(n)的解法

先遍歷一次字符串，這樣可以統計出字符串中空格的綜述，並由此計算出替換之後的字符串的總長度。每替換一個空格，長度增加2，因此替換以後的字符串的長度等於原來的長度加上2乘以空格數目。

從字符串的後面開始複製和替換
（1）準備兩個指針，P1和P2.P1指向原始字符串的末尾，而P2指向替換之後的字符串的末尾

（2）向前移動P1，逐個把它指向的字符複製到P2指向的位置，直到碰到第一個空格爲止。 碰到第一個空格之後，把P1向前移動一格，在P2前插入字符串“%20”。由於“%20”的長度爲3，同時也要把P2向前移動3格

（3）接着向前複製，知道P1和P2指向同一個位置，表明所有的空格都已經替換完畢。

由此可知，所有的字符都只複製（移動）一次，因此這個算法的時間效率是O(n)。

測試用例&代碼

（1）輸入的字符串中包含空格（空格位於字符串的最前面，空格位於字符串的最後面，位於字符串的中間，字符串中有連續多個空格）

（2）輸入的字符串中沒有空格

（3）特殊輸入測試（字符串是個NULL指針、字符串是個空字符串、只有一個空格字符、有連續多個空格）

// ReplaceBlank.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

// 《劍指Offer——名企面試官精講典型編程題》代碼
// 著作權所有者：何海濤

#include "stdafx.h"
#include <string>

/*length 爲字符數組string的總容量*/
void ReplaceBlank(char string[], int length)
{
    if(string == NULL && length <= 0)
        return;

    /*originalLength 爲字符串string的實際長度*/
    int originalLength = 0;
    int numberOfBlank = 0;
    int i = 0;
    while(string[i] != '\0')
    {
        ++ originalLength;

        if(string[i] == ' ')
            ++ numberOfBlank;

        ++ i;
    }

    /*newLength 爲把空格替換成'%20'之後的長度*/
    int newLength = originalLength + numberOfBlank * 2;
    if(newLength > length)
        return;

    int indexOfOriginal = originalLength;
    int indexOfNew = newLength;
    while(indexOfOriginal >= 0 && indexOfNew > indexOfOriginal)
    {
        if(string[indexOfOriginal] == ' ')
        {
            string[indexOfNew --] = '0';
            string[indexOfNew --] = '2';
            string[indexOfNew --] = '%';
        }
        else
        {
            string[indexOfNew --] = string[indexOfOriginal];
        }

        -- indexOfOriginal;
    }
}

void Test(char* testName, char string[], int length, char expected[])
{
    if(testName != NULL)
        printf("%s begins: ", testName);

    ReplaceBlank(string, length);

    if(expected == NULL && string == NULL)
        printf("passed.\n");
    else if(expected == NULL && string != NULL)
        printf("failed.\n");
    else if(strcmp(string, expected) == 0)
        printf("passed.\n");
    else
        printf("failed.\n");
}

// 空格在句子中間
void Test1()
{
    const int length = 100;

    char string[length] = "hello world";
    Test("Test1", string, length, "hello%20world");
}

// 空格在句子開頭
void Test2()
{
    const int length = 100;

    char string[length] = " helloworld";
    Test("Test2", string, length, "%20helloworld");
}

// 空格在句子末尾
void Test3()
{
    const int length = 100;

    char string[length] = "helloworld ";
    Test("Test3", string, length, "helloworld%20");
}

// 連續有兩個空格
void Test4()
{
    const int length = 100;

    char string[length] = "hello  world";
    Test("Test4", string, length, "hello%20%20world");
}

// 傳入NULL
void Test5()
{
    Test("Test5", NULL, 0, NULL);
}

// 傳入內容爲空的字符串
void Test6()
{
    const int length = 100;

    char string[length] = "";
    Test("Test6", string, length, "");
}

//傳入內容爲一個空格的字符串
void Test7()
{
    const int length = 100;

    char string[length] = " ";
    Test("Test7", string, length, "%20");
}

// 傳入的字符串沒有空格
void Test8()
{
    const int length = 100;

    char string[length] = "helloworld";
    Test("Test8", string, length, "helloworld");
}

// 傳入的字符串全是空格
void Test9()
{
    const int length = 100;

    char string[length] = "   ";
    Test("Test9", string, length, "%20%20%20");
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    Test1();
    Test2();
    Test3();
    Test4();
    Test5();
    Test6();
    Test7();
    Test8();
    Test9();

    return 0;
}

本題考點

（1）對字符串的編程能力

（2）分析時間效率的能力。分析兩種不同方法的時間效率

（3）對內存覆蓋是否有高度的警惕。在分析得知字符串會變長之後，我們能夠意識到潛在的問題，並主動和面試官溝通以尋找問題的解決方案。

（4）思維能力。在從前到後替換的思路被面試官否定之後，能迅速想到從後往前替換的方法，這是解決此題的關鍵。

相關題目

有兩個排序數組A1和A2，內存在A1的末尾有足夠多的空餘空間容納A2.實現一個函數，把A2中的所有數字插入到A1中，並且所有的數字都是排序的。

解：從尾到頭比較，把較大的數字複製到A1的合適位置