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题目：剑指Offer 05.替换空格

力扣题目链接

请实现一个函数，把字符串 s 中的每个空格替换成"%20"。

示例 1：输入：s = "We are happy."
输出："We%20are%20happy."

思路

如果想把这道题目做到极致，就不要只用额外的辅助空间了！

首先扩充数组到每个空格替换成"%20"之后的大小。

然后从后向前替换空格，也就是双指针法，过程如下：

i指向新长度的末尾，j指向旧长度的末尾。

替换空格

有同学问了，为什么要从后向前填充，从前向后填充不行么？

从前向后填充就是$O(n^2)$的算法了，因为每次添加元素都要将添加元素之后的所有元素向后移动。

其实很多数组填充类的问题，都可以先预先给数组扩容带填充后的大小，然后在从后向前进行操作。

这么做有两个好处：

不用申请新数组。
从后向前填充元素，避免了从前先后填充元素要来的每次添加元素都要将添加元素之后的所有元素向后移动。

时间复杂度，空间复杂度均超过100%的用户。

C++代码如下：

class Solution {
public:
    string replaceSpace(string s) {
        int count = 0; // 统计空格的个数
        int sOldSize = s.size();
        for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
            if (s[i] == ' ') {
                count++;
            }
        }
        // 扩充字符串s的大小，也就是每个空格替换成"%20"之后的大小
        s.resize(s.size() + count * 2);
        int sNewSize = s.size();
        // 从后先前将空格替换为"%20"
        for (int i = sNewSize - 1, j = sOldSize - 1; j < i; i--, j--) {
            if (s[j] != ' ') {
                s[i] = s[j];
            } else {
                s[i] = '0';
                s[i - 1] = '2';
                s[i - 2] = '%';
                i -= 2;
            }
        }
        return s;
    }
};

时间复杂度：$O(n)$
空间复杂度：$O(1)$

此时算上本题，我们已经做了七道双指针相关的题目了分别是：

拓展

这里也给大家拓展一下字符串和数组有什么差别，

字符串是若干字符组成的有限序列，也可以理解为是一个字符数组，但是很多语言对字符串做了特殊的规定，接下来我来说一说C/C++中的字符串。

在C语言中，把一个字符串存入一个数组时，也把结束符 '\0'存入数组，并以此作为该字符串是否结束的标志。

例如这段代码：

char a[5] = "asd";
for (int i = 0; a[i] != '\0'; i++) {
}

在C++中，提供一个string类，string类会提供 size接口，可以用来判断string类字符串是否结束，就不用'\0'来判断是否结束。

例如这段代码:

string a = "asd";
for (int i = 0; i < a.size(); i++) {
}

那么vector< char > 和 string 又有什么区别呢？

其实在基本操作上没有区别，但是 string提供更多的字符串处理的相关接口，例如string 重载了+，而vector却没有。

所以想处理字符串，我们还是会定义一个string类型。

其他语言版本

Java：

//使用一个新的对象，复制 str，复制的过程对其判断，是空格则替换，否则直接复制，类似于数组复制
public static String replaceSpace(StringBuffer str) {
        if (str == null) {
            return null;
        }
		//选用 StringBuilder 单线程使用，比较快，选不选都行
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
		//使用 sb 逐个复制 str ，碰到空格则替换，否则直接复制
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
		//str.charAt(i) 为 char 类型，为了比较需要将其转为和 " " 相同的字符串类型
        //if (" ".equals(String.valueOf(str.charAt(i)))){
            if (s.charAt(i) == ' ') {
                sb.append("%20");
            } else {
                sb.append(str.charAt(i));
            }
        }
        return sb.toString();
    }

//方式二：双指针法
public String replaceSpace(String s) {
    if(s == null || s.length() == 0){
        return s;
    }
    //扩充空间，空格数量2倍
    StringBuilder str = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
        if(s.charAt(i) == ' '){
            str.append("  ");
        }
    }
    //若是没有空格直接返回
    if(str.length() == 0){
        return s;
    }
    //有空格情况 定义两个指针
    int left = s.length() - 1;//左指针：指向原始字符串最后一个位置
    s += str.toString();
    int right = s.length()-1;//右指针：指向扩展字符串的最后一个位置
    char[] chars = s.toCharArray();
    while(left>=0){
        if(chars[left] == ' '){
            chars[right--] = '0';
            chars[right--] = '2';
            chars[right] = '%';
        }else{
            chars[right] = chars[left];
        }
        left--;
        right--;
    }
    return new String(chars);
}

Go：

// 遍历添加
func replaceSpace(s string) string {
    b := []byte(s)
    result := make([]byte, 0)
    for i := 0; i < len(b); i++ {
        if b[i] == ' ' {
            result = append(result, []byte("%20")...)
        } else {
            result = append(result, b[i])
        }
    }
    return string(result)
}

// 原地修改
func replaceSpace(s string) string {
    b := []byte(s)
    length := len(b)
    spaceCount := 0
    // 计算空格数量
    for _, v := range b {
        if v == ' ' {
            spaceCount++
        }
    }
    // 扩展原有切片
    resizeCount := spaceCount * 2
    tmp := make([]byte, resizeCount)
    b = append(b, tmp...)
    i := length - 1
    j := len(b) - 1
    for i >= 0 {
        if b[i] != ' ' {
            b[j] = b[i]
            i--
            j--
        } else {
            b[j] = '0'
            b[j-1] = '2'
            b[j-2] = '%'
            i--
            j = j - 3
        }
    }
    return string(b)
}

python：

class Solution:
    def replaceSpace(self, s: str) -> str:
        counter = s.count(' ')
        
        res = list(s)
        # 每碰到一个空格就多拓展两个格子，1 + 2 = 3个位置存’%20‘
        res.extend([' '] * counter * 2)
        
        # 原始字符串的末尾，拓展后的末尾
        left, right = len(s) - 1, len(res) - 1
        
        while left >= 0:
            if res[left] != ' ':
                res[right] = res[left]
                right -= 1
            else:
                # [right - 2, right), 左闭右开
                res[right - 2: right + 1] = '%20'
                right -= 3
            left -= 1
        return ''.join(res)

javaScript:

/**
 * @param {string} s
 * @return {string}
 */
 var replaceSpace = function(s) {
   // 字符串转为数组
  const strArr = Array.from(s);
  let count = 0;

  // 计算空格数量
  for(let i = 0; i < strArr.length; i++) {
    if (strArr[i] === ' ') {
      count++;
    }
  }

  let left = strArr.length - 1;
  let right = strArr.length + count * 2 - 1;

  while(left >= 0) {
    if (strArr[left] === ' ') {
      strArr[right--] = '0';
      strArr[right--] = '2';
      strArr[right--] = '%';
      left--;
    } else {
      strArr[right--] = strArr[left--];
    }
  }

  // 数组转字符串
  return strArr.join('');
};

Swift:

func replaceSpace(_ s: String) -> String {
    var strArr = Array(s)
    var count = 0

    // 统计空格的个数
    for i in strArr {
        if i == " " {
            count += 1
        }
    }
    // left 指向旧数组的最后一个元素
    var left = strArr.count - 1
    // right 指向扩容后数组的最后一个元素（这里还没对数组进行实际上的扩容）
    var right = strArr.count + count * 2 - 1

    // 实际对数组扩容
    for _ in 0..<(count * 2) {
        strArr.append(" ")
    }

    while left < right {
        if strArr[left] == " " {
            strArr[right] = "0"
            strArr[right - 1] = "2"
            strArr[right - 2] = "%"
            left -= 1
            right -= 3
        } else {
            strArr[right] = strArr[left]
            left -= 1
            right -= 1
        }
    }

    return String(strArr)
}

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