劍指Offer面試題4（Java版），替換空格

題目：請實現一個函數，把字串中的每個空格替換成“%20”。例如輸入“We are happy"，則輸出”We%20are%20happy".

原因：在網路編程中，如果URL參數中含有特殊字元，如：空格、“#”等，可能導致伺服器端無法獲得正確的參數值。我們需要將這些特殊符號轉換成伺服器識別的字元。轉換規則是在“%”後面跟上ASCII碼的兩位十六進位的表。比如：空格的ASCII瑪是32，即十六進位的0x20，因此空格被替換成“%20”。

時間複雜度為O(n2)不足以拿到Offer

現在我們考慮怎麼做替換操作。最直觀的做法是從頭到尾掃描字串，每一次碰到空白字元的時候做替換。由於是把1個字元替換稱3個字元，我們必須把空格後面的所有的字元都後移兩個位元組，否則就有兩個字元被覆蓋了。

舉個例子，我們從頭到尾把“We are happy"中的每一個空格替換成”%20“。為了形象期間，我們可以用一個表格來表示字串，表格中的每個格子表示一個字元。如下圖所示：

我們替換了第一個空格，這個字串編程圖b中的內容，表格中灰色背景表示需要移動的字元。接著我們替換第二個空格，替換之後的內容如圖c所示。同時我們注意到用深灰色的北京標註”happy“部分被移動了兩次。

假設字元的長度是n。對每個空白字元，需要移動後面O(n)個字元，因此對含有O(n)個空白字元串而言總的時間效率是O(n2).

當我們把這種思路闡述給面試官後，他不會就此滿意，他將讓我們尋找更快的方法。在前面的分析中，我們發現數組中的很多字元都移動了很多次，能不能減少移動的次數呢。我們換一種思路，把從前向後替換成從後向前替換。

考慮時間複雜度為O(n)的解法，搞定Offer就靠它了

我們先遍曆一次字串，這樣就能夠統計出字串中空格的綜述，並可以計算出替換之後字串的總的長度。每替換一個空格，長度增加2，因此替換以後的字串的長度等於原來的長度加上2乘以空格的數目，我們還是以前面的字串”We are happy"為例，“We are happy"這個字串的長度是14，裡面有兩個空格，因此替換之後的字串的長度為18

我們從字串的後面開始複製和替換。首先準備兩個指標，P1和P2.   P1指向原始字串的末尾，而P2指向替換之後的字串的末尾。接下來我們向前移動指標P1,逐個把它指向的字元複製到P2指向的位置，直到碰到第一個空格為止。此時字串包含如下圖b所示，灰色陰影的地區是做了字元拷貝的地區。碰到第一個空格之後，把P1向前移動一格，在P2之前插入字串”%20“，由於”%20“的長度為3，同時也要把P2向前移動3格如圖所示。

我們接著向前複製，直到碰到第二個空格（d)所示。和上一次一樣，我們再把P1向前移動1格，並把P2向前移動3格插入”%20“（如圖e)，此時P1，P2指向同一個位置，表明所有的空格都已經替換完畢。

從上面的分析我們可以看出，所有的字元都只複製一次，因此這個演算法的時間效率是O(n)，比第一個思路要快。

實現如下：

package my_java;public class Test{//計算字串中包含的空格個數public static int getBlankNum(String testString){int count = 0 ;for(int i = 0;i<testString.length();i++){String tempString = String.valueOf(testString.charAt(i));if(tempString.equals(" ")){count++;}}return count;}//列印char[] 數組public static void printArray(char[] testArray){for(char i :testArray){System.out.print(i);}System.out.println();}//將字串空格轉化為20%public static void replaceAllBlank(String testString){if(testString == null || testString.length() <= 0){return;}//字元數組初始長度int length = testString.length();//字元數組增加長度後int newLength = testString.length()+ getBlankNum(testString)*2;char[] tempArray = new char[newLength];System.arraycopy(testString.toCharArray(), 0, tempArray, 0, testString.toCharArray().length);int indexofOriginal = length - 1;int indexofNew = newLength -1;System.out.println("未替換空格時的字串：");printArray(testString.toCharArray());while(indexofOriginal >=0 && indexofOriginal != indexofNew){if(tempArray[indexofOriginal]==' '){tempArray[indexofNew--]='0';tempArray[indexofNew--]='2';tempArray[indexofNew--]='%';}else{tempArray[indexofNew--]= tempArray[indexofOriginal];}indexofOriginal--;}System.out.println("替換空格後的字串：");printArray(tempArray);}public static void main(String[] args){String str = "We are happy";replaceAllBlank(str);}}