URLify a Given String (Replace spaces with %20) in Java

"URLify" 描述了用 %20 替换字符串中每个空格的做法，%20 通常用于表示 URL 中的空格。在构建可能包含空格的字符串以供 URL 使用时，这一点至关重要，因为实际空格在 URL 中是不允许的。

什么是 URLify？

"URLify" 是用 %20 替换字符串中的空格的过程。例如，给定字符串 "Hello World"，其 URLify 版本将是 "Hello%20World"。由于 URL 不能包含空格，因此 %20 用作编码，以保持功能性和可读性，这需要进行此类修改。

我们为什么需要 URLify 字符串？

在创建在线应用程序时，包含空格的字符串（如文件位置、用户名或文本片段）必须转换为 URL 友好格式。如果未将空格替换为 %20，URL 将无效，并且可能无法正常工作。因此，URLify 确保字符串符合 URL 编码要求。

手动方法：理解字符串操作

为了理解如何在 Java 中 URLify 字符串，让我们从一种简单的手动方法开始。假设您有一个字符串 "Java Programming Language"。

涉及的步骤是：

1. 遍历字符串并定位所有空格。
2. 遇到的每个空格都替换为 %20。
3. 用这些修改构建新字符串。

示例

输入："Java Programming Language"

输出： "Java%20Programming%20Language"

Java 中 URLify 的解决方案

让我们深入研究两种不同的 Java 中 URLify 字符串的方法。

方法 1：使用 replace() 方法

Java 的 String 类包含一个 replace() 函数，可用于将所有空格 (" ") 实例替换为 %20。此方法简单易懂，但由于 Java 中字符串的处理方式，对于较长的字符串可能不是最高效的。

文件名：URLify.java

输出

 
URLified String: Java%20Programming%20Language   

解释

• 将一个字符串传入 urlifyString 函数，该函数输出一个所有空格都替换为 %20 的新字符串。
• 使用 replace(" ", "%20") 方法定位并替换字符串。
• main 方法使用示例输入测试函数并输出结果。

此方法有效，但由于 Java 将字符串视为不可变对象，因此它不一定是最高效的选择。每次替换都会创建一个新字符串，对于包含许多空格的长字符串来说，这可能很浪费。

方法 2：使用自定义函数

为了优化过程，尤其是在字符串很大时，我们可以使用字符数组实现自定义函数。此方法更接近 C 等 底层语言 的字符串处理方式，并避免了创建多个字符串对象的开销。

文件名：URLify.java

输出

 
URLified String: Java%20Programming%20Language   

解释

1. 函数 urlifyString()
   
   • 将输入字符串转换为字符 数组，以便高效地操作单个字符。
   • 它根据字符串的实际长度（trueLength，表示包含有意义字符的字符串部分）中的空格数来计算数组所需的尺寸。
   • 然后，它遍历原始字符串，将空格替换为 %20，并将其他字符直接复制到新数组中。
2. 函数 countSpaces()
   
   • 此辅助函数计算原始字符串中直到 trueLength 的空格数。
   • 这有助于确定新字符数组需要多少空间。
3. main 方法()
   
   • 演示了 urlifyString 方法与包含额外空格的示例字符串的用法。
   • 传递 trueLength 以确保仅考虑字符串的有意义部分。

性能考虑

与 replace() 技术相比，第二种方法在时间和空间复杂度方面更有效。

• 时间复杂度： (O(n))，其中 (n) 是字符串的长度。该算法仅扫描字符串一次以计算空格，然后再次扫描以构建新字符串。
• 空间复杂度： (O(n))，因为使用了一个新的字符数组，其大小与原始字符串的大小成正比。

优化解决方案

在时间和空间复杂度方面，第二种选择优于 replace() 方法。

• 时间复杂度：时间复杂度表示为 O(n)，其中 n 是字符串的长度。该算法仅扫描字符串一次以计算空格，然后再次扫描以创建新字符串。
• 简化空格计数：可以在单次传递中完成空格计数和数组调整大小，以减少开销。

带解释的代码实现

以下是使用字符数组方法实现 URLify 函数的完整 Java 代码

文件名：URLify.java

输出

 
URLified String: Java%20Programming%20Language   

此实现可确保字符串得到高效的 URLify，即使在处理大型输入或不同长度时也是如此。

结论

URLify 字符串是 Java 中的常见任务，所提出的方法提供了不同级别的效率。replace() 方法简单，但由于 Java 中的不可变性，对于较大的字符串来说效率不高。使用字符数组的自定义函数提供了更优化的解决方案。