替換字符串中的空格

本文摘自《劍指offer》一書中的第4題：題目：請實現一個函數，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”。

看到這個題目，我們首先應該想到的是原來一個空格字符，替換之後變成'%,'2','0'這3個字符，因此字符串會變長。如果是是在原來的字符串上做替換，那麼就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座替換，那麼我們可以自己分配足夠多的內存（這種情況下更簡單，但一般面試不會是這種情況）。由於有兩種不同的解決方案，我們應該向面試官問清楚，讓他明確告訴我們他的需求。假設面試官讓我們在原來的字符串上座替換，並且保證輸入的字符串後面有足夠多的空餘內存。

解法一：直觀解法是從前往後掃面，沒遇到一個空格，就將空格後面的字符串後移，然後將空格替換爲%20，這樣做的時間複雜度太高爲O(n^2)。我們可以換一種思路，從尾部掃描字符串：

解法二：我們可以先遍歷一次字符串，這樣就能統計出字符串中空格的總數，並可以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，因此替換之後字符串的長度等於原來的長度加上2乘以空格數目。我們還是以前面的字符串“We are happy.”爲例，“We are happy”這個字符串的長度是14（包括結尾符號'\0'），裏面有兩個空格，因此替換之後字符串的長度是18。

我們從字符串的後面考試複製和替換。首先準備兩個指針，P1，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。接下來我們想前移動指針P1，逐個把它指向的字符複製到P2指向的位置，知道碰到第一個空格位爲止。碰到第一個空格之後，把P1向前移動一格，在P2之前插入“%20”。由於“%20”的長度爲3，同時也要把P2向前移動3格。我們接着向前複製，知道碰到第二個空格。和上一次一樣，我們再把P1向前移動1格，並把P2向前移動3格插入“%20”。依次往復，直到P1指向字符串開頭的前一位置。

從上面分析我們可以看出，所有的字符都值複製（移動）一次，因此這個算法的時間效率是O(n),比直觀解法快。

在面試的過程中，我們可以動動筆畫畫圖來理清我們的思路，這樣不僅有助於我們編碼也有助於我們想面試官闡述我們的想法，代碼如下。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

#define MAXLEN 100 //存儲字符串的最大空間

//str爲要替換的字符串指針，strLen爲存儲字符串的空間
bool ReplaceBlank(char* str,int strLen)
{
	if(NULL == str || strLen <= 0)
		return false;
	int len = strlen(str);
	int blankCount = 0;
	int i = 0;
	for(i=0; i<len; i++)
	{
		if(str[i] == ' ')
			blankCount++;
	} 
	//替換後字符串的長度爲原長度+2倍的空格數
	int newLen = len + 2*blankCount;
	//如果替換後字符串需要的空間超出可以容納字符串的最大空間，則直接退出。
	if(newLen >= strLen)
		return false;

	//置ahead和behind爲len和newLen是因爲還要複製字符傳的結束符'\0'
	int ahead = len;
	int behind = newLen;
	//將字符串從後往前掃描並複製
	while(ahead >= 0)
	{
		//ahead位置不是空格，就直接複製到後面behind處
		if(str[ahead] != ' ')
		{
			str[behind--] = str[ahead--];
		}//否則behind處進行替換操作,並修改behind和ahead的位置。
		else
		{
			str[behind--] = '0';
			str[behind--] = '2';
			str[behind--] = '%';
			ahead--;
		}
	}
	
	return true;
}


int main()
{
	//char arr[MAXLEN] = "adf  adfj  adf ";
	//char arr[MAXLEN] = "";
	//char arr[MAXLEN] = "    ";
	char arr[MAXLEN] = "abcdeftg";
	cout<<arr<<endl;
	if(ReplaceBlank(arr,100))
		cout<<arr<<endl;
	return 0;
}

與此題相關的題目：有兩個排序的數組A1和A2，內存在A1的末尾有足夠多的空餘空間容納A2。請實現一個函數，把A2中的所有數字插入到A1中並且所有的數字是排序的（先計算出排序後總的空間大小：(A1+A2)空間的總和，然後從A1和A2的末尾開始比較並插入A1的末尾）。

舉一反三：合併兩個數組（包括字符串）時，如果從前往後複製每個數字（或字符）需要重複移動輸死（或字符）多次，那麼我們可以考慮從後往前複製，這樣就能減少移動的次數，從而提高效率。