1.實現一個算法,確定一個字符串的所有字符是否全都不同。假使不允許使用額外的數據結構,又該怎么處理?


public class UniqueChars {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubString string = "abcdefgfedcba";System.out.print(isUniqueChars(string));}public static boolean isUniqueChars(String str) {if (str.length() > 256) {return false;}boolean[] char_set = new boolean[256];for (int i = 0; i < str.length(); i++) {int val = str.charAt(i);if (char_set[val]) {return false;}char_set[val] = true;}return true;}}
注意:向面試官確認上面的字符串是ASCII字符串還是Unicode字符串。若不是ASCII字符串需擴大存儲空間,但其余邏輯不變。
? ? ? ? ? 這里假定是ASCII字符串。首先做一個優化,若字符串長度大于字母表中的字符個數,就直接返回false。畢竟,若字母表只有256個字符,字符串里就不可能有280個各不相同的字符。
? ? ? ? ? ?然后構建一個布爾值的數組,索引值i對應的標記指示該字符串是否含有字母表第i個字符。若這個字符第二次出現,則立即返回false。時間復雜度o(n),空間復雜度o(1)。
若不允許使用額外的數據結構:
(1)將字符串中的每一個字符與其余字符進行比較。時間復雜度為o(n2),空間復雜度o(1)。


public class UniqueChars {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubString string = "abcdefgfedcba";System.out.print(isUniqueChars(string));}public static boolean isUniqueChars(String str) {if (str.length() > 256) {return false;}for(int i = 0; i < str.length(); i++) {for(int j = i + 1; j < str.length(); j++) {if(str.charAt(i) == str.charAt(j)) return false;}}return true;} }
(2)若允許修改輸入字符串,可以在o(nlogn)的時間里對字符串排序,然后線性檢查其中有無相鄰字符完全相同的情況。
2.用Java實現void reverse(char* str)函數,即反轉一個null結尾的字符串。


package ArrayAndString;public class Reverse {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubString string = "abcdefg";System.out.println(reverseString2(string));}//最簡單的方法public static String reverseString(String iniString) {// write code hereStringBuffer tmp = new StringBuffer(iniString);tmp = tmp.reverse();return tmp.toString();}//最常用的方法public static String reverseString2(String iniString) { char[] array = iniString.toCharArray(); String reverse = ""; //注意這是空串,不是nullfor (int i = array.length - 1; i >= 0; i--) { reverse += array[i];}return reverse; } }
3.給定兩個字符串,請編寫程序,確定其中一個字符串的字符重新排列后,能否變成另一個字符串。
解法一:對字符串排序后進行比較,若它們擁有相同順序的字符,即互為變位詞。


import java.util.*;public class IsAnagram {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubString string1 = "aceg";String string2 = "cega";System.out.println(permutation(string1, string2)); }public static String sort(String s) {char[] content = s.toCharArray();Arrays.sort(content);return new String(content);}public static boolean permutation(String s, String t) {if (s.length() != t.length()) {return false;}return sort(s).equals(sort(t));}}
解法二:利用變位詞的定義--組成兩個單詞的字符數相同,遍歷字母表,計算每個字符出現的次數,然后比較這兩個數組。


public class IsAnagram {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubString string1 = "aceg";String string2 = "cega";System.out.println(permutation(string1, string2)); }public static boolean permutation(String s, String t) {if (s.length() != t.length()) {return false;}int[] letters = new int[256];char[] s_array = s.toCharArray();for (char c : s_array) {letters[c]++;}for (int i = 0; i < t.length(); i++) {int c = (int) t.charAt(i);if (--letters[c] < 0) {return false;}}return true;}}
注意:向面試官確認 變位詞是否區分大小寫 以及 是否要考慮空白字符。
? ? ? ? ? 這里假定變位詞比較區分大小寫,空白也要考慮在內,是ASCII字符串。首先做一個優化,比較兩個字符串的長度,只要長度不同就不可能是變位詞。
4.編寫一個方法,將字符串中的空格全部替換為“%20”。假定該字符串尾部有足夠的空間存放新增字符,并且知道字符串的“真實”長度。(注:用Java實現的話,請使用字符數組實現,以便直接在數組上操作。)
思路:進行兩次掃描。第一次掃描先數出字符串中有多少空格,從而算出最終的字符串有多長。第二次掃描真正開始反向編輯字符串,檢測到空格則將%20復制到下一個位置,若不是空白,就復制原先的字符。


public class ReplaceString {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubString str = "abc d e f";char[] arr = new char[str.length() + 3 * 2 + 1];for (int i = 0; i < str.length(); i++) {arr[i] = str.charAt(i);}replaceSpaces(arr, str.length()); System.out.println("\"" + charArrayToString(arr) + "\"");}public static String charArrayToString(char[] array) {StringBuilder buffer = new StringBuilder(array.length);for (char c : array) {if (c == 0) {break;}buffer.append(c);}return buffer.toString();}public static void replaceSpaces(char[] str, int length) {int spaceCount = 0;int index = 0; int i = 0;for (i = 0; i < length; i++) {if (str[i] == ' ') {spaceCount++;}}index = length + spaceCount * 2;str[index] = '\0';for (i = length - 1; i >= 0; i--) {if (str[i] == ' ') {str[index - 1] = '0';str[index - 2] = '2';str[index - 3] = '%';index = index - 3;} else {str[index - 1] = str[i];index--;}}}}
注意:處理字符串操作問題時,常見做法是從字符串尾部開始編輯,從后往前反向操作。因為字符串尾部有額外的緩沖,可以直接修改,不必擔心會復寫原有數據。
5.利用字符重復出現的次數,編寫一個方法,實現基本的字符串壓縮功能。比如,字符串aabcccccaaa會變成a2b1c5a3。若“壓縮”后的字符串沒有變短,則返回原先的字符串。


public class StringZipper {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubString str = "aabccccaaa";System.out.println(compressString(str));}public static String compressString(String str) {if (str.length() == 0) {return str;}int flag = 0;int count = 1;StringBuffer sb = new StringBuffer();char last = str.charAt(0);for (int i = 1; i < str.length(); i++) {if (str.charAt(i) == last) {count++;flag = 1;} else {sb.append(last);sb.append(count);last = str.charAt(i);count = 1;}}sb.append(last);sb.append(count);if (flag == 0 || sb.length() >= str.length()) {return str;} else {return sb.toString();}}}
注意:使用flag變量記錄字符串中是否有重復字符。若最終flag=0說明字符串中無重復字符,返回原字符串。時間復雜度和空間復雜度都為o(N)。
6.給定一幅由N*N矩陣表示的圖像,其中每個像素的大小為4字節,編寫一個方法,將圖像旋轉90度。不占用額外內存空間能否做到?
二維數組a[n][n]順時針旋轉90度,找規律如下:
當n=1時,不動。當n=2時,有:a[0][0] = a[1][0]? a[1][0] = a[1][1]??a[1][1] = a[0][1]??a[0][1] = a[0][0]??初步總結規律為:a[i][j] = a[n-1-j][i]
當n=3,4,5,……時也是滿足的。到這里,如果不考慮空間復雜度,只需要再構建一個二維數組b[n][n],利用公式b[i][j] = a[n-1-j][i]就可以解決。代碼如下:


public void rotate(int[][] matrix) {int n = matrix.length;int[][] m = new int[n][n];for(int row=0;row<n;row++){for(int col=0;col<n;col++){m[row][col] = matrix[n-1-col][row];}}//再賦值回matrix,注意java是形參是引用傳遞for(int row=0;row<n;row++){for(int col=0;col<n;col++){matrix[row][col] = m[row][col];}}}
但是題目要求不占用額外空間,應該怎么旋轉?接著上面的分析,以n=3為例:把焦點放在一個元素的旋轉上,可以看出要在原數組中旋轉,在不丟失數據的情況下,每個值的旋轉會“波及”4個數,以1為例波及到了1,3,7,9,每個數旋轉要不丟失數據就要考慮如何讓這4個數都得以保留。前邊總結了規律a[i][j] = a[n-1-j][i],分析每組被波及的數,我們可以得出這里波及了的4個數其實就是a[i][j]? a[n-1-j][i]??a[n-1-i][n-1-j]??a[n-1-(n-1-j)][n-1-i]=a[j][n-1-i]?所以這里需要引入一個臨時變量temp就可以解決這4個數的順時針交換,如:
?int temp = matrix[i][j];
matrix[i][j] = matrix[n-1-j][i];
matrix[n-1-j][i] = matrix[n-1-i][n-1-j];
matrix[n-1-i][n-1-j] = matrix[j][n-1-i];
matrix[j][n-1-i] = temp;
把焦點放在一個元素上,數交換的問題解決了。那么現在把焦點回到整個二維數組上來,每個數的旋轉會波及4個數,相當于用上面的方法,每旋轉一個數,就把一組的4個數都旋轉了,
所以現在的問題就是如何才能完整的把所有的數都旋轉90度且不會多旋轉,繼續分析:
n=1時,不需旋轉。
n=2時,只需要完成1(a[0][0])的旋轉,就完成了整個數組的旋轉。
n=3時,需要完成1,2(a[0][0],a[0][1])的旋轉,就完成了整個數組的旋轉。
n=4時,需要完成1,2,3,6(a[0][0至3],a[1][1])的旋轉。
n=5時,需要完成(a[0][0至4],a[1][1至2])的旋轉。
大致可以總結出這么一個規律:對于要旋轉的數a[i][j]滿足,i<n/2?且?i<=j<n-1-i,至此問題終于解決。


public class Rotate {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubint[][] arr = {{1,2,3}, {4,5,6}, {7,8,9}};int length = arr.length;int[][] arr1 = transform(arr, length);for(int i = 0; i < length; ++i) {for(int j = 0; j < length; ++j) {System.out.print(arr1[i][j]+" ");}}}public static int[][] transform(int[][]matrix, int n) {int limit = n / 2;for (int i = 0; i < limit; i++) {for(int j = i; j < n - i - 1; j++) {int temp = matrix[i][j];matrix[i][j] = matrix[n-1-j][i];matrix[n-1-j][i] = matrix[n-1-i][n-1-j];matrix[n-1-i][n-1-j] = matrix[j][n-1-i];matrix[j][n-1-i] = temp;}}return matrix;}}
算法的時間復雜度為o(N的平方),已經是最優做法。
7.編寫一個算法,若M*N矩陣中某個元素位0,則將其所在的行與列清零。


public class ClearZeros {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubint[][] arr = {{1,2,0}, {4,5,6}, {7,8,9}};int[][] arr1 = setZeros(arr);for(int i = 0; i < arr.length; ++i) {for(int j = 0; j < arr[0].length; ++j) {System.out.print(arr1[i][j]+" ");}}}public static int[][] setZeros(int[][] matrix) {boolean[] row = new boolean[matrix.length];boolean[] column = new boolean[matrix[0].length];for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {for (int j = 0; j < matrix[0].length; j++) {if (matrix[i][j] == 0) {row[i] = true;column[j] = true;}}}for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {for (int j = 0; j < matrix[0].length; j++) {if (row[i] || column[j]) {matrix[i][j] = 0;}}}return matrix;}}
注意:不能在第一次遍歷整個矩陣時,發現值為零的元素就直接將其所在的行與列清零,這樣的話最后整個矩陣的所有元素都會變為零。要新建一個矩陣標記零元素的位置,在第二次遍歷矩陣時將零元素所在的行與列清零。而且只需記錄哪行和哪列有零元素即可,無須記錄零元素的確切位置。
8.假定有一個方法isSubstring,可檢查一個單詞是否為其他字符串的子串。給定兩個字符串s1和s2,請編寫代碼檢查s2是否為s1旋轉而成,要求只能調用一次isSubstring。(比如,waterbottle是erbottlewat旋轉后的字符串)。


public class IsRotation {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println(isRotation("abc","abc"));}public static boolean isSubstring(String str1,String str2){if(str1.contains(str2) || str2.contains(str1)) {return true;}return false;}public static boolean isRotation(String str1,String str2){if(str1.length() != str2.length()) {return false;}String sum = str1 + str1;return isSubstring(sum, str2);}}
注意:假定s2由s1旋轉而成,那么將s1切分成x和y,就會滿足xy=s1和yx=s2。不論x和y之間的分割點在哪,yx都肯定是xyxy的子串,也即s2總是s1s1的子串。直接調用isSubstring(s1s1,s2)即可。