Java 中反转字符串并保留空格

字符串反转是一个常见的编程问题，其中给定字符串需要被反转，使得字符串的最后一个字符成为第一个字符，反之亦然。但是，当保留空格时，反转字符串中空格的顺序应保持不变。

方法：反转字符串并保留空格。

反转字符串并保留空格是一个字符串操作问题，其目标是在保留字符串中空格位置的同时反转给定的字符串。

找到解决方案的步骤如下：

第 1 步：获取输入字符串 "str" 的长度。

第 2 步：创建一个名为 "result" 的字符数组，其长度与 "str" 相同。

第 3 步：遍历字符串 "str"，并将所有非空格字符复制到 "result" 数组的相应位置。

第 4 步：再次遍历字符串 "str"，并将所有空格字符复制到 "result" 数组的相应位置。

第 5 步：通过从两端迭代 "result" 数组并交换每个字符与其对应位置的字符来反转 "result" 数组。

第 6 步：使用接受字符数组参数的 String 构造函数将 "result" 数组转换为字符串。

第 7 步：返回反转后的字符串。

实施

以下是反转字符串并保留空格的一种方法。

文件名：ReverseStringPreservingSpaces1.java

输出

public class ReverseStringPreservingSpaces1 {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "Hello   World!";
        String reversed = reverseStringPreservingSpaces(str);
        System.out.println(reversed);
    }    
    public static String reverseStringPreservingSpaces(String str) {
        int len = str.length();
        char[] result = new char[len];       
        // Iterate over the string and copy non-space characters into the result array
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (str.charAt(i) != ' ') {
                result[i] = str.charAt(i);
            }
        }      
        // Iterate over the string again, this time copying spaces into the result array
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (str.charAt(i) == ' ') {
                result[i] = ' ';
            }
        }
        // Reverse the result array
        for (int i = 0, j = len - 1; i < j; i++, j--) {
            char temp = result[i];
            result[i] = result[j];
            result[j] = temp;
        }        
        // Convert the result array to a string and return it
        return new String(result);
    }
}

复杂度分析

时间复杂度：前两个 for 循环遍历输入字符串，每个循环需要 O(n) 时间，其中 n 是输入字符串的长度。因此，前两个循环的总时间复杂度为 O(n)。第三个 for 循环（反转结果数组）也需要 O(n) 时间，因为它遍历数组长度的一半。最后，将结果数组转换为字符串需要 O(n) 时间。因此，程序的总体时间复杂度为 O(n)。

空间复杂度：程序创建了一个新的字符数组，其长度等于输入字符串的长度，这需要 O(n) 的空间。此外，为第三个 for 循环创建了两个整数变量，这需要 O(1) 的空间。因此，程序的总体空间复杂度为 O(n)。

方法：带两个指针的字符数组

带两个指针的字符数组是一种算法技术，用于通过使用从数组两端相互移动的两个指针来操作字符数组。该技术特别适用于解决涉及字符串操作的问题，并且可用于高效地反转字符串、检查字符串是否为回文以及删除字符串中的重复字符等。

找到解决方案的步骤如下：

第 1 步：使用 toCharArray() 方法将输入字符串转换为字符数组。

第 2 步：定义两个用于交换字符的指针，一个位于数组的开头 (left)，另一个位于数组的末尾 (right)。

第 3 步：使用 while 循环遍历数组，直到 left 和 right 指针相遇。

• 如果 left 和 right 指针处的字符都是空格，则只需交换它们并将两个指针都向内移动一步。
• 如果 left 指针处的字符是空格，则将 left 指针向右移动一步。
• 如果 right 指针处的字符是空格，则将 right 指针向左移动一步。
• 如果两个字符都不是空格，则交换它们并将两个指针都向内移动一步。

第 4 步：使用接受字符数组作为输入的 String 构造函数将字符数组转换回字符串。

第 5 步：将反转后的字符串作为输出返回。

实施

以下是 Java 中该方法的可能实现，其中包含解释每个步骤的注释：

文件名：StringReversePreservingSpaces2.java

输出

!dlroW olleH

复杂度分析

时间复杂度 reverseStringPreservingSpaces 方法中的 while 循环具有线性时间复杂度 O(n)，其中 n 是输入字符串的长度。原因是循环遍历字符数组，直到两个指针在中间汇合，这需要最多 n/2 次迭代。在每次迭代中，算法会检查两个指针处的字符，并在必要时交换它们。由于每个字符最多被检查一次，最多交换一次，因此每次迭代的时间复杂度为 O(1)。因此，while 循环的总时间复杂度为 O(n * 1) = O(n)。

空间复杂度：由于输入字符串被转换为长度为 n 的字符数组，因此算法的空间复杂度为 O(n)。算法使用的指针和临时变量的辅助空间为 O(1)，这是常数。