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79d7c747
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9月 10, 2018
作者:
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Snailclimb
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[算法总结] 搞定 BAT 面试——几道常见的子符串算法题
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79d7c747
## 说明
-
本文作者:wwwxmu
-
原文地址:https://www.weiweiblog.cn/13string/
-
作者的博客站点:https://www.weiweiblog.cn/ (推荐哦!)
考虑到篇幅问题,我会分两次更新这个内容。本篇文章只是原文的一部分,我在原文的基础上增加了部分内容以及修改了部分代码和注释。另外,我增加了爱奇艺 2018 秋招 Java:
`求给定合法括号序列的深度`
这道题。所有代码均编译成功,并带有注释,欢迎各位享用!
## 1. KMP 算法
谈到字符串问题,不得不提的就是 KMP 算法,它是用来解决字符串查找的问题,可以在一个字符串(S)中查找一个子串(W)出现的位置。KMP 算法把字符匹配的时间复杂度缩小到 O(m+n) ,而空间复杂度也只有O(m)。因为“暴力搜索”的方法会反复回溯主串,导致效率低下,而KMP算法可以利用已经部分匹配这个有效信息,保持主串上的指针不回溯,通过修改子串的指针,让模式串尽量地移动到有效的位置。
具体算法细节请参考:
-
**字符串匹配的KMP算法:**
http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/05/Knuth%E2%80%93Morris%E2%80%93Pratt_algorithm.html
-
**从头到尾彻底理解KMP:**
https://blog.csdn.net/v_july_v/article/details/7041827
-
**如何更好的理解和掌握 KMP 算法?:**
https://www.zhihu.com/question/21923021
-
**KMP 算法详细解析:**
https://blog.sengxian.com/algorithms/kmp
-
**图解 KMP 算法:**
http://blog.jobbole.com/76611/
-
**汪都能听懂的KMP字符串匹配算法【双语字幕】:**
https://www.bilibili.com/video/av3246487/?from=search&seid=17173603269940723925
-
**KMP字符串匹配算法1:**
https://www.bilibili.com/video/av11866460?from=search&seid=12730654434238709250
**除此之外,再来了解一下BM算法!**
> BM算法也是一种精确字符串匹配算法,它采用从右向左比较的方法,同时应用到了两种启发式规则,即坏字符规则 和好后缀规则 ,来决定向右跳跃的距离。基本思路就是从右往左进行字符匹配,遇到不匹配的字符后从坏字符表和好后缀表找一个最大的右移值,将模式串右移继续匹配。
《字符串匹配的KMP算法》:http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/05/Knuth%E2%80%93Morris%E2%80%93Pratt_algorithm.html
## 2. 替换空格
> 剑指offer:请实现一个函数,将一个字符串中的每个空格替换成“%20”。例如,当字符串为We Are Happy.则经过替换之后的字符串为We%20Are%20Happy。
这里我提供了两种方法:①常规方法;②利用 API 解决。
```
java
//https://www.weiweiblog.cn/replacespace/
public
class
Solution
{
/**
* 第一种方法:常规方法。利用String.charAt(i)以及String.valueOf(char).equals(" "
* )遍历字符串并判断元素是否为空格。是则替换为"%20",否则不替换
*/
public
static
String
replaceSpace
(
StringBuffer
str
)
{
int
length
=
str
.
length
();
// System.out.println("length=" + length);
StringBuffer
result
=
new
StringBuffer
();
for
(
int
i
=
0
;
i
<
length
;
i
++)
{
char
b
=
str
.
charAt
(
i
);
if
(
String
.
valueOf
(
b
).
equals
(
" "
))
{
result
.
append
(
"%20"
);
}
else
{
result
.
append
(
b
);
}
}
return
result
.
toString
();
}
/**
* 第二种方法:利用API替换掉所用空格,一行代码解决问题
*/
public
static
String
replaceSpace2
(
StringBuffer
str
)
{
return
str
.
toString
().
replaceAll
(
"\\s"
,
"%20"
);
}
}
```
## 3. 最长公共前缀
> Leetcode: 编写一个函数来查找字符串数组中的最长公共前缀。如果不存在公共前缀,返回空字符串 ""。
示例 1:
```
输入: ["flower","flow","flight"]
输出: "fl"
```
示例 2:
```
输入: ["dog","racecar","car"]
输出: ""
解释: 输入不存在公共前缀。
```
思路很简单!先利用Arrays.sort(strs)为数组排序,再将数组第一个元素和最后一个元素的字符从前往后对比即可!
```
java
//https://leetcode-cn.com/problems/longest-common-prefix/description/
public
class
Main
{
public
static
String
replaceSpace
(
String
[]
strs
)
{
// 数组长度
int
len
=
strs
.
length
;
// 用于保存结果
StringBuffer
res
=
new
StringBuffer
();
// 注意:=是赋值,==是判断
if
(
strs
==
null
||
strs
.
length
==
0
)
{
return
""
;
}
// 给字符串数组的元素按照升序排序(包含数字的话,数字会排在前面)
Arrays
.
sort
(
strs
);
int
m
=
strs
[
0
].
length
();
int
n
=
strs
[
len
-
1
].
length
();
int
num
=
Math
.
min
(
m
,
n
);
for
(
int
i
=
0
;
i
<
num
;
i
++)
{
if
(
strs
[
0
].
charAt
(
i
)
==
strs
[
len
-
1
].
charAt
(
i
))
{
res
.
append
(
strs
[
0
].
charAt
(
i
));
}
else
break
;
}
return
res
.
toString
();
}
//测试
public
static
void
main
(
String
[]
args
)
{
String
[]
strs
=
{
"customer"
,
"car"
,
"cat"
};
System
.
out
.
println
(
Main
.
replaceSpace
(
strs
));
//c
}
}
```
## 4. 回文串
### 4.1. 最长回文串
> LeetCode: 给定一个包含大写字母和小写字母的字符串,找到通过这些字母构造成的最长的回文串。在构造过程中,请注意区分大小写。比如`"Aa"`不能当做一个回文字符串。注
意:假设字符串的长度不会超过 1010。
> 回文串:“回文串”是一个正读和反读都一样的字符串,比如“level”或者“noon”等等就是回文串。——百度百科 地址:https://baike.baidu.com/item/%E5%9B%9E%E6%96%87%E4%B8%B2/1274921?fr=aladdin
示例 1:
```
输入:
"abccccdd"
输出:
7
解释:
我们可以构造的最长的回文串是"dccaccd", 它的长度是 7。
```
我们上面已经知道了什么是回文串?现在我们考虑一下可以构成回文串的两种情况:
-
字符出现次数为双数的组合
-
字符出现次数为双数的组合+一个只出现一次的字符
统计字符出现的次数即可,双数才能构成回文。因为允许中间一个数单独出现,比如“abcba”,所以如果最后有字母落单,总长度可以加 1。首先将字符串转变为字符数组。然后遍历该数组,判断对应字符是否在hashset中,如果不在就加进去,如果在就让count++,然后移除该字符!这样就能找到出现次数为双数的字符个数。
```
java
//https://leetcode-cn.com/problems/longest-palindrome/description/
class
Solution
{
public
int
longestPalindrome
(
String
s
)
{
if
(
s
.
length
()
==
0
)
return
0
;
// 用于存放字符
HashSet
<
Character
>
hashset
=
new
HashSet
<
Character
>();
char
[]
chars
=
s
.
toCharArray
();
int
count
=
0
;
for
(
int
i
=
0
;
i
<
chars
.
length
;
i
++)
{
if
(!
hashset
.
contains
(
chars
[
i
]))
{
// 如果hashset没有该字符就保存进去
hashset
.
add
(
chars
[
i
]);
}
else
{
// 如果有,就让count++(说明找到了一个成对的字符),然后把该字符移除
hashset
.
remove
(
chars
[
i
]);
count
++;
}
}
return
hashset
.
isEmpty
()
?
count
*
2
:
count
*
2
+
1
;
}
}
```
### 4.2. 验证回文串
> LeetCode: 给定一个字符串,验证它是否是回文串,只考虑字母和数字字符,可以忽略字母的大小写。 说明:本题中,我们将空字符串定义为有效的回文串。
示例 1:
```
输入: "A man, a plan, a canal: Panama"
输出: true
```
示例 2:
```
输入: "race a car"
输出: false
```
```
java
//https://leetcode-cn.com/problems/valid-palindrome/description/
class
Solution
{
public
boolean
isPalindrome
(
String
s
)
{
if
(
s
.
length
()
==
0
)
return
true
;
int
l
=
0
,
r
=
s
.
length
()
-
1
;
while
(
l
<
r
)
{
// 从头和尾开始向中间遍历
if
(!
Character
.
isLetterOrDigit
(
s
.
charAt
(
l
)))
{
// 字符不是字母和数字的情况
l
++;
}
else
if
(!
Character
.
isLetterOrDigit
(
s
.
charAt
(
r
)))
{
// 字符不是字母和数字的情况
r
--;
}
else
{
// 判断二者是否相等
if
(
Character
.
toLowerCase
(
s
.
charAt
(
l
))
!=
Character
.
toLowerCase
(
s
.
charAt
(
r
)))
return
false
;
l
++;
r
--;
}
}
return
true
;
}
}
```
### 4.3. 最长回文子串
> Leetcode: LeetCode: 最长回文子串 给定一个字符串 s,找到 s 中最长的回文子串。你可以假设 s 的最大长度为1000。
示例 1:
```
输入: "babad"
输出: "bab"
注意: "aba"也是一个有效答案。
```
示例 2:
```
输入: "cbbd"
输出: "bb"
```
以某个元素为中心,分别计算偶数长度的回文最大长度和奇数长度的回文最大长度。给大家大致花了个草图,不要嫌弃!
![](
https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/9/9/165bc32f6f1833ff?w=723&h=371&f=png&s=9305
)
```
java
//https://leetcode-cn.com/problems/longest-palindromic-substring/description/
class
Solution
{
private
int
index
,
len
;
public
String
longestPalindrome
(
String
s
)
{
if
(
s
.
length
()
<
2
)
return
s
;
for
(
int
i
=
0
;
i
<
s
.
length
()
-
1
;
i
++)
{
PalindromeHelper
(
s
,
i
,
i
);
PalindromeHelper
(
s
,
i
,
i
+
1
);
}
return
s
.
substring
(
index
,
index
+
len
);
}
public
void
PalindromeHelper
(
String
s
,
int
l
,
int
r
)
{
while
(
l
>=
0
&&
r
<
s
.
length
()
&&
s
.
charAt
(
l
)
==
s
.
charAt
(
r
))
{
l
--;
r
++;
}
if
(
len
<
r
-
l
-
1
)
{
index
=
l
+
1
;
len
=
r
-
l
-
1
;
}
}
}
```
### 4.4. 最长回文子序列
> LeetCode: 最长回文子序列
给定一个字符串s,找到其中最长的回文子序列。可以假设s的最大长度为1000。
**最长回文子序列和上一题最长回文子串的区别是,子串是字符串中连续的一个序列,而子序列是字符串中保持相对位置的字符序列,例如,"bbbb"可以是字符串"bbbab"的子序列但不是子串。**
给定一个字符串s,找到其中最长的回文子序列。可以假设s的最大长度为1000。
示例 1:
```
输入:
"bbbab"
输出:
4
```
一个可能的最长回文子序列为 "bbbb"。
示例 2:
```
输入:
"cbbd"
输出:
2
```
一个可能的最长回文子序列为 "bb"。
**动态规划:**
dp
[
i
][
j
]
= dp
[
i+1
][
j-1
]
+ 2 if s.charAt(i) == s.charAt(j) otherwise, dp
[
i
][
j
]
= Math.max(dp
[
i+1
][
j
]
, dp
[
i
][
j-1
]
)
```
java
class
Solution
{
public
int
longestPalindromeSubseq
(
String
s
)
{
int
len
=
s
.
length
();
int
[][]
dp
=
new
int
[
len
][
len
];
for
(
int
i
=
len
-
1
;
i
>=
0
;
i
--){
dp
[
i
][
i
]
=
1
;
for
(
int
j
=
i
+
1
;
j
<
len
;
j
++){
if
(
s
.
charAt
(
i
)
==
s
.
charAt
(
j
))
dp
[
i
][
j
]
=
dp
[
i
+
1
][
j
-
1
]
+
2
;
else
dp
[
i
][
j
]
=
Math
.
max
(
dp
[
i
+
1
][
j
],
dp
[
i
][
j
-
1
]);
}
}
return
dp
[
0
][
len
-
1
];
}
}
```
### 5. 括号匹配深度
> 爱奇艺 2018 秋招 Java:
>一个合法的括号匹配序列有以下定义:
>1. 空串""是一个合法的括号匹配序列
>2. 如果"X"和"Y"都是合法的括号匹配序列,"XY"也是一个合法的括号匹配序列
>3. 如果"X"是一个合法的括号匹配序列,那么"(X)"也是一个合法的括号匹配序列
>4. 每个合法的括号序列都可以由以上规则生成。
> 例如: "","()","()()","((()))"都是合法的括号序列
>对于一个合法的括号序列我们又有以下定义它的深度:
>1. 空串""的深度是0
>2. 如果字符串"X"的深度是x,字符串"Y"的深度是y,那么字符串"XY"的深度为max(x,y)
>3. 如果"X"的深度是x,那么字符串"(X)"的深度是x+1
> 例如: "()()()"的深度是1,"((()))"的深度是3。牛牛现在给你一个合法的括号序列,需要你计算出其深度。
```
输入描述:
输入包括一个合法的括号序列s,s长度length(2 ≤ length ≤ 50),序列中只包含'('和')'。
输出描述:
输出一个正整数,即这个序列的深度。
```
示例:
```
输入:
(())
输出:
2
```
思路草图:
![](
https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/9/9/165bc6fca94ef278?w=792&h=324&f=png&s=15868
)
代码如下:
```
java
import
java.util.Scanner
;
/**
* https://www.nowcoder.com/test/8246651/summary
*
* @author Snailclimb
* @date 2018年9月6日
* @Description: TODO 求给定合法括号序列的深度
*/
public
class
Main
{
public
static
void
main
(
String
[]
args
)
{
Scanner
sc
=
new
Scanner
(
System
.
in
);
String
s
=
sc
.
nextLine
();
int
cnt
=
0
,
max
=
0
,
i
;
for
(
i
=
0
;
i
<
s
.
length
();
++
i
)
{
if
(
s
.
charAt
(
i
)
==
'('
)
cnt
++;
else
cnt
--;
max
=
Math
.
max
(
max
,
cnt
);
}
sc
.
close
();
System
.
out
.
println
(
max
);
}
}
```
## 6. 把字符串转换成整数
> 剑指offer: 将一个字符串转换成一个整数(实现Integer.valueOf(string)的功能,但是string不符合数字要求时返回0),要求不能使用字符串转换整数的库函数。 数值为0或者字符串不是一个合法的数值则返回0。
```
java
//https://www.weiweiblog.cn/strtoint/
public
class
Main
{
public
static
int
StrToInt
(
String
str
)
{
if
(
str
.
length
()
==
0
)
return
0
;
char
[]
chars
=
str
.
toCharArray
();
// 判断是否存在符号位
int
flag
=
0
;
if
(
chars
[
0
]
==
'+'
)
flag
=
1
;
else
if
(
chars
[
0
]
==
'-'
)
flag
=
2
;
int
start
=
flag
>
0
?
1
:
0
;
int
res
=
0
;
// 保存结果
for
(
int
i
=
start
;
i
<
chars
.
length
;
i
++)
{
if
(
Character
.
isDigit
(
chars
[
i
]))
{
// 调用Character.isDigit(char)方法判断是否是数字,是返回True,否则False
int
temp
=
chars
[
i
]
-
'0'
;
res
=
res
*
10
+
temp
;
}
else
{
return
0
;
}
}
return
flag
==
1
?
res
:
-
res
;
}
public
static
void
main
(
String
[]
args
)
{
// TODO Auto-generated method stub
String
s
=
"-12312312"
;
System
.
out
.
println
(
"使用库函数转换:"
+
Integer
.
valueOf
(
s
));
int
res
=
Main
.
StrToInt
(
s
);
System
.
out
.
println
(
"使用自己写的方法转换:"
+
res
);
}
}
```
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