[leetcode刷題筆記] 反轉字符串

• 題目地址： https://leetcode-cn.com/problems/reverse-string/
• 題目內容： 編寫一個函數，其作用是將輸入的字符串反轉過來。輸入字符串以字符數組 char[] 的形式給出。 不要給另外的數組分配額外的空間，你必須原地修改輸入數組、使用 O(1) 的額外空間解決這一問題。 你可以假設數組中的所有字符都是 ASCII 碼錶中的可打印字符。

示例：

1. 輸入：[“h”,“e”,“l”,“l”,“o”]
   輸出：[“o”,“l”,“l”,“e”,“h”]
2. 輸入：[“H”,“a”,“n”,“n”,“a”,“h”]
   輸出：[“h”,“a”,“n”,“n”,“a”,“H”]

該題要求要原地修改輸入數組，並且採用O(1)的額外空間，這就意味着不能用新的數組進行逆索引的方式解決，可以考慮的有雙向指針，一個指向數組的頭部，一個指向尾部，交換頭部和尾部的元素後，隨後更新這兩個指針即可。數組長度有兩種可能，奇數長度或者偶數長度，如果是偶數長度，則剛好能更新到left = right-1這情況（該情況下還能正常的交換，下一個時刻是left-1 = right，應該退出交換元素的過程了），如果是奇數，則會更新到left = right的情況，無論是left-1 = right還是left = right，都符合在left >= right的情況下退出元素交換，根據這個，我們可以寫出程序：

class Solution {
public:
    void reverseString(vector<char>& s) {
        int left = 0, right = s.size()-1;
        while (left < right){
            char tmp = s[left];
            s[left] = s[right];
            s[right] = tmp;
            left++;
            right--;
        }
    }
};

這個邏輯是對的，但是速度還不夠快，LeetCode上有個更快的例子爲：

class Solution {
public:
    void reverseString(vector<char>& s) {
       	int left, right;
       	for (left = 0, right = s.size()-1;left < right;left++,right--){
       		swap(s[left], s[right]);
       	}
};

其優點有：

1. 採用標準庫函數std::swap()進行元素交換，效率更高，避免了顯式地進行中間變量的聲明。

當然，我們也可以寫出遞歸版本的代碼，如：

class Solution {
public:
	void helper(vector<char> &s, int left, int right){
		if (left < right){
			swap(s[left], s[right]);
            helper(s, left+1, right-1);
		}
	}
	
    void reverseString(vector<char>& s) {
        helper(s, 0, s.size()-1);
    }
};

遞歸版本的時間複雜度和迭代版本的一樣，同爲$\mathcal{O}(n)$，但是空間複雜度卻是$\mathcal{O}(n)$,因爲遞歸需要利用程序棧儲存中間變量（比如參數傳遞時候的left+1和right-1變量），導致了內存的浪費。

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容易產生的問題：

1. 在進行指針聲明時，避免聲明成無符號的類型unsigned int，無符號類型在進行減法right-1時，如果是空輸入字符串，則s.size() = 0，減一就溢出了，導致bug。
2. 在遞歸版本中，swap(s, left+1, right-1)可以寫成swap(s,++left, --right)， 但是不能寫成swap(s, left++, right--)，因爲後者是先把left, right的變量值給函數使用後，再進行增加減少，這個和我們的預期不一致。