<!-- MarkdownTOC --> - [说明](#说明) - [1. KMP 算法](#1-kmp-算法) - [2. 替换空格](#2-替换空格) - [3. 最长公共前缀](#3-最长公共前缀) - [4. 回文串](#4-回文串) - [4.1. 最长回文串](#41-最长回文串) - [4.2. 验证回文串](#42-验证回文串) - [4.3. 最长回文子串](#43-最长回文子串) - [4.4. 最长回文子序列](#44-最长回文子序列) - [5. 括号匹配深度](#5-括号匹配深度) - [6. 把字符串转换成整数](#6-把字符串转换成整数) <!-- /MarkdownTOC --> > 授权转载! > > - 本文作者:wwwxmu > - 原文地址:https://www.weiweiblog.cn/13string/ 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 public class Main { public static String replaceSpace(String[] strs) { // 如果检查值不合法及就返回空串 if (!checkStrs(strs)) { return ""; } // 数组长度 int len = strs.length; // 用于保存结果 StringBuilder res = new StringBuilder(); // 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(); } private static boolean chechStrs(String[] strs) { boolean flag = false; if (strs != null) { // 遍历strs检查元素值 for (int i = 0; i < strs.length; i++) { if (strs[i] != null && strs[i].length() != 0) { flag = true; } else { flag = false; break; } } } return flag; } // 测试 public static void main(String[] args) { String[] strs = { "customer", "car", "cat" }; // String[] strs = { "customer", "car", null };//空串 // String[] strs = {};//空串 // String[] strs = null;//空串 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 - **字符出现次数为偶数的组合+单个字符中出现次数最多且为奇数次的字符** (参见 **[issue665](https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/issues/665)** ) 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 != 2 ? 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); } } ```