Chaptert1--Arrays_and_Strings
1.1Implement an algorithm to determine if a string has all unique characters. What if you can not use additional data structures?
即：实现一个算法来判断一个字符串中所有的字符是否都是唯一的（没有重复字符）。如果你不能使用额外的数据结构。
作为简化，假设字符集是ASCII（如果不是，我们需要增加存储空间，其余的逻辑都是一样的）。注意：如果把这个问题指出给面试官将会是很出彩的表现。
#include<iostream>
#include<string>
#include<stdlib.h>
#include<algorithm>
#include<memory.h>
using namespace std;
//时间复杂度是O(n)，空间复杂度是O(n)
bool isUniqueChars1(string str)
{
bool char_set[256];
memset(char_set,0,sizeof(char_set));
for(int i=0;i<str.length();i++)
{
int val=(int)str[i]; //把char类型转换成为int类型，用val来指示相应字符的ASCII码
if(char_set[val]) return false; //如果所对应的字符存在，即有相同字符，那么返回false
char_set[val]=true; //如果相应字符第一次出现，那么将其标记为true
}
return true; //遍历所有字符都没有重复，则返回true
}
//时间复杂度为O(n)，我们还可以通过位运算来减少空间的使用量。 用每一位表征相应位置字符的出现。
//对于ASCII字符，我们需要256位，即一个长度为8的int 数组a即可。这里的关键是要把字符对应的数字，
//映射到正确的位上去。比如字符'b'对应的代码是98，那么我们应该将数组中的哪一位置为1呢？
//用98除以32，得到对应数组a的下标： 3。98对32取模得到相应的位：2
bool isUniqueChars2(string str)
{
int a[8];
for(int i=0;i<str.length();i++)
{
int val=(int)str[i];
int row=val/32,col=val%32;
if(a[row]&(1<<col)) return false; //将1相左移动col位
a[row] |= (1<<col);
}
return true;
}
//情况与2类似，但是有一个限制就是字符str[i]与'a'的距离不能太大以至于超过32，因为int checker最多32bit
//太大会造成移位越界
bool isUniqueChars3(string str)
{
int checker=0;
for(int i=0;i<str.length();i++)
{
int val=(int)(str[i]-'a');
if(checker & (1<<val)) return false;
checker |= (1<<val);
}
return true;
}
//时间复杂度O(n^2)，空间复杂度为零，暴力匹配，时间复杂度最低
bool isUniqueChars4(string str)
{
for(int i=0;i<str.length();i++)
{
for(int j=i+1;j<str.length();j++)
{
if(str[i]==str[j]) return false;
}
}
return true;
}
//排序的时间复杂度为O(nlogn)，遍历数组时间复杂度O(n)
bool isUniqueChars5(string str)
{
sort(str.begin(),str.end()); //调用sort对str进行排序
for(int i=0;i<str.length()-1;i++)
{
if(str[i]==str[i+1]) return false;
}
return true;
}
int main()
{
string str1="I come from China.";
string str2="abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
cout<<"Case 1 : "<<isUniqueChars1(str1)<<","<<isUniqueChars1(str2)<<endl;
cout<<"Case 2 : "<<isUniqueChars2(str1)<<","<<isUniqueChars2(str2)<<endl;
cout<<"Case 3 : "<<isUniqueChars3(str1)<<","<<isUniqueChars3(str2)<<endl;
cout<<"Case 4 : "<<isUniqueChars4(str1)<<","<<isUniqueChars4(str2)<<endl;
cout<<"Case 5 : "<<isUniqueChars5(str1)<<","<<isUniqueChars5(str2)<<endl;
return 0;
}
运行结果：
1.2:Write code to reverse a C-Style String. (C-String means that “abcd” is represented as five characters, including the null character.)
即：写一段代码来转置C-类型的字符串.（C类型的字符串说明"abcd"代表五个字符，其中包括空字符.）
代码：
#include<iostream>
#include<string.h>
using namespace std;
void
reverse1(char *str)
{
char *p=str;
if(str) //如果str!=NULL则继续
{
while(*p) //直到*p为空字符
p++;
}
p--; //跳过空字符
char tmp;
while(str<p) //指针str从左向右移动，指针p从右向左移动
{
tmp=*str;
*str++=*p;
*p--=tmp;
}
}
//代码相对于reverse1更简洁
void
reverse2(char* str)
{
char tmp;
for(int i=0,j=strlen(str)-1 ; i<j ; i++,j--)
{
tmp=str[i];
str[i]=str[j];
str[j]=tmp;
}
}
int main()
{
char str1[]="abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
char str2[]="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
reverse1(str1);
cout<<"str1 : "<<str1<<endl;
reverse2(str2);
cout<<"str2 : "<<str2<<endl;
return 0;
}
运行：
1.3：Design an algorithm and write code to remove the duplicate characters in a string without using any additional buffer. NOTE: One or two additional variables are fine. An extra copy of the array is not.
FOLLOW UP Write the test cases for this method.
即：设计一个算法来写出代码去除一个字符串中重复的字符，不能使用任何额外的数组。注意：一个或者两个变量时可以的，但是整个数组的拷贝时不能接受的。
测试用例：
1).不包含任何重复字符，例如：abcde
2).全都是重复字符，例如：aaaa
3).空字符
4).连续重复的字符，例如：aaabbb
5).不连续重复的字符，例如：abababa
代码：
#include<iostream>
#include<string.h>
#include<memory.h>
using namespace std;
//时间复杂度为O(n^2),有点像是尾插法，第i（2,3,...,n）个元素，依次和前tail个各不相同的元素比较，
//没有匹配的，那么插入尾部。
void
rmDumplicate0(char* str)
{
if(str==NULL) return ;
int len=strlen(str);
if(len<2) return ;
int i,j;
int tail=1;
for(i=1;i<len;i++) //遍历所有元素
{
for(j=0;j<tail;j++) //判断str[i]和前tail项是否有匹配
{
if(str[j]==str[i]) break;
}
if(j==tail) //如果没有匹配的那么就插入尾部
{
str[tail]=str[i];
tail++;
}
}
str[tail]='\0';
}
//时间复杂度为O(n^2),和rmDumplicate1相反，这是把每个元素和后面的元素相比较，如果相同就替换为
//空格
void
rmDumplicate1(char* str)
{
if(str==NULL) return ;
int len=strlen(str);
if(len<2) return ;
for(int i=0;i<len-1;i++)
{
for(int j=i+1;j<len;j++)
{
if(str[i]==str[j])
{
str[j]=' ';
}
}
}
}
//时间复杂度为O(n),假设输入的字符为ASCII码，那么就可以把每个元素映射到一个布尔类型长度为256的数组中去
void rmDumplicate2(char* str)
{
if(str==NULL) return ;
int len=strlen(str);
if(len<2) return ;
bool hit[256];
memset(hit,0,sizeof(hit));
hit[str[0]]=true;
int tail=1;
for(int i=1;i<len;i++)
{
if(hit[str[i]]==false)
{
str[tail++]=str[i];
hit[str[i]]=true; //把出现过的字符映射设置为true
}
}
str[tail]='\0';
}
//假设输入的字符为'a'--'z'的情况下，算法的时间复杂度为O(n),定义一个int类型的变量，可以表示32位，通过
//
void
rmDumplicate3(char* str)
{
if(str==NULL) return ;
int len=strlen(str);
if(len<2) return ;
int checker=0,tail=0;
for(int i=0;i<len;i++)
{
int val=(int)(str[i]-'a');
if( ( checker & (1<<val) ) == 0 )
{
str[tail++]=str[i];
checker |= (1<<val);
}
}
str[tail]='\0';
}
int main()
{
char s1[][10]={"abcde","abcde","abcde","abcde"};
char s2[][10]={"aaabbb","aaabbb","aaabbb","aaabbb"};
char s3[][10]={"","","",""};
char s4[][10]={"abababa","abababa","abababa","abababa"};
char s5[][10]={"aaaa","aaaa","aaaa","aaaa"};
/*对数组s1进行操作*/
cout<<"Case 1 :"<<endl;
rmDumplicate0(s1[0]); cout<<s1[0]<<endl; rmDumplicate1(s1[1]); cout<<s1[1]<<endl; rmDumplicate2(s1[2]); cout<<s1[2]<<endl; rmDumplicate3(s1[3]); cout<<s1[3]<<endl; /*对数组s2进行操作*/
cout<<"Case 2 :"<<endl; rmDumplicate0(s2[0]); cout<<s2[0]<<endl; rmDumplicate1(s2[1]); cout<<s2[1]<<endl; rmDumplicate2(s2[2]); cout<<s2[2]<<endl; rmDumplicate3(s2[3]); cout<<s2[3]<<endl; /*对数组s3进行操作*/
cout<<"Case 3 :"<<endl; rmDumplicate0(s3[0]); cout<<s3[0]<<endl; rmDumplicate1(s3[1]); cout<<s3[1]<<endl; rmDumplicate2(s3[2]); cout<<s3[2]<<endl; rmDumplicate3(s3[3]); cout<<s3[3]<<endl; /*对数组s4进行操作*/
cout<<"Case 4 :"<<endl; rmDumplicate0(s4[0]); cout<<s4[0]<<endl; rmDumplicate1(s4[1]); cout<<s4[1]<<endl; rmDumplicate2(s4[2]); cout<<s4[2]<<endl; rmDumplicate3(s4[3]); cout<<s4[3]<<endl; /*对数组s5进行操作*/
cout<<"Case 5 :"<<endl; rmDumplicate0(s5[0]); cout<<s5[0]<<endl; rmDumplicate1(s5[1]); cout<<s5[1]<<endl; rmDumplicate2(s5[2]); cout<<s5[2]<<endl; rmDumplicate3(s5[3]); cout<<s5[3]<<endl; return 0; }运行结果：
1.4:Write a method to decide if two strings are anagrams or not.
即：写一个函数来判断两个字符串是否是变位词。所谓的变位词就是指两个字符串的组成字符一样，但是字符的顺序可能会不一致。
算法1：时间复杂度为O(n).去检测两个字符串中每个独立的字符是否具有相同的个数。
算法2：时间复杂度为O(nlogn).首先对字符串进行排序，然后再进行比对。
通过代码进行分析：
#include<iostream>
#include<string.h>
#include<memory.h>
#include<stdlib.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
//算法1：时间复杂度为O(n).去检测两个字符串中每个独立的字符是否具有相同的个数。
bool IsAnagram1(string s,string t)
{
if(s.length()!=t.length()) return false;//如果两个字符串长度不同，一定不会是变位词
int len = s.length();
int flag[256]={0} , i;
memset(flag,0,sizeof(flag));
int num_unique_chars=0; //互不相同的字符的个数
int num_completed_t=0;
for(i=0;i<len;i++) //对字符串s进行处理
{
int loc=(int)s[i]; //得到每个字符s[i]的ASCII码，将他们映射到数组flag中，并统计同一字符出现的频次
if(flag[loc]==0) ++num_unique_chars;
++flag[loc];
}
for(i=0;i<len;i++) //对字符串t进行处理
{
int loc=(int)t[i];
if(flag[loc]==0) return false;
--flag[loc];
if(flag[loc]==0)
{
++num_completed_t;
if(num_unique_chars == num_completed_t)
{
return (i == len-1)?true:false;
}
}
}
return false;
}
//算法2：时间复杂度为O(nlogn).首先对字符串进行排序，然后再进行比对。
bool IsAnagram2(string s,string t)
{
if( s.length()!=t.length() ) return false;//如果两个字符串长度不同，一定不会是变位词
sort(s.begin(),s.end()); //对s进行排序
sort(t.begin(),t.end()); //对t进行排序
return ( s==t ) ? true:false; //如果相同则说明是变位词，否则不是
}
int main()
{
/*测试用例*/
string s="abcde";
string t="edcba";
string s1="abcabcabc";
string t1="cbacbacba";
string s2="aaabbb";
string t2="bbbccc";
if(IsAnagram1(s,t)) cout<<"IsAnagram"<<endl;
else cout<<"IsNotAnagram"<<endl;
if(IsAnagram1(s1,t1)) cout<<"IsAnagram"<<endl;
else cout<<"IsNotAnagram"<<endl;
if(IsAnagram1(s2,t2)) cout<<"IsAnagram"<<endl;
else cout<<"IsNotAnagram"<<endl;
return 0;
}
运行结果：
1.5:Write a method to replace all spaces in a string with ‘%20’.
即：写一个函数来把一个字符串中的所有空格代替成为'%20'。
算法：
1). 首先遍历一遍字符串统计空格的总数；
2). 然后从后向前再次对字符串进行解析：
·如果遇到了空格，那么将它替换为"%20";
·否则，把这个字符移动到新的空间中去。
代码：
#include<iostream>
#include<string.h>
using namespace std;
void ReplaceFun(char *str)
{
int NumOfSpace = 0 ,newLength,i=0;
int len=strlen(str);
/*统计空格的总个数*/
for(i=0;i<len;i++)
{
if(str[i]==' ') NumOfSpace++;
}
newLength=len+2*NumOfSpace; //得到将空格替换为'%20'后的字符串新长度
str[newLength--]='\0';
for(i=len-1;i>=0;i--)
{
if(str[i]!=' ') str[newLength--]=str[i]; //如果字符不是空格那么赋值即可
else //否则将空格替换为'%20'
{
str[newLength--]='0';
str[newLength--]='2';
str[newLength--]='%';
}
}
}
int main()
{
/*测试用例*/
char s1[100]="I am the best one!";
char s2[100]=" he he he !";
ReplaceFun(s1);
ReplaceFun(s2);
cout<<s1<<endl;
cout<<s2<<endl;
return 0;
}
运行结果：
1.6:Given an image represented by an NxN matrix, where each pixel in the image is 4 bytes, write a method to rotate the image by 90 degrees. Can you do this in place?
即：给你一张由N*N表示的图片，图像中的每一个像素为4个字节，写一个算法来把这张图片旋转90度。你能原地完成吗？（即不使用额外的空间）
算法：我们假设按照逆时针对对矩阵进行旋转，假设逆时针旋转90度。例如
1 2 3 3 6 9
4 5 6 ==> 2 5 8
7 8 9 1 4 7
第一步:交换主对角线两侧的对称元素。
第二步:交换第i行和第n-1-i行，即得到结果。（只需要循环遍历半个列长度的矩阵）
代码：
#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
using namespace std;
void Swap(int &a, int &b) //原地交换两个整数
{
a^=b;
b^=a;
a^=b;
}
void rotate(int *matrix[],int n)
{
for(int i=0;i<n;i++) //第一步：交换主对角线两侧的对称元素。
for(int j=i+1;j<n;j++)
{
Swap( *((int*)matrix+n*i+j),*((int*)matrix+n*j+i) ); //相当于：Swap(matrix[i][j],matrix[j][i])
}
for(int i=0;i<n/2;i++) //交换第i行和第n-1-i行，即得到结果。（只需要循环遍历半个列长度的矩阵）
for(int j=0;j<n;j++)
{
Swap( *((int*)matrix+n*i+j),*((int*)matrix+n*(n-1-i)+j) ); //相当于：Swap(matrix[i][j],matrix[n-1-i][j])
}
}
void display(int **matrix,int n) //输出矩阵
{
for(int i=0;i<n;i++)
{
for(int j=0;j<n;j++)
cout<<*((int*)matrix+n*i+j)<<" "; //matrix[i][j]
cout<<endl;
}
cout<<endl;
}
int main()
{
int dimension;
int a[4][4]=
{
{1,2,3,4},
{5,6,7,8},
{9,10,11,12},
{13,14,15,16}
};
dimension=(int)sqrt(sizeof(a)/4);
cout<<"dimension:"<<dimension<<endl;
cout<<"before rotate:"<<endl;
display((int**)a,dimension);
rotate((int**)a,dimension);
cout<<"after rotate:"<<endl;
display((int**)a,dimension);
int b[3][3]=
{
{1,2,3},
{4,5,6},
{7,8,9}
};
dimension=(int)sqrt(sizeof(b)/4);
cout<<"dimension:"<<dimension<<endl;
cout<<"before rotate:"<<endl;
display((int**)b,dimension);
rotate((int**)b,dimension);
cout<<"after rotate:"<<endl;
display((int**)b,dimension);
return 0;
}
运行结果：
关于函数传递不同纬度的二维数组的方法和原理：http://blog.csdn.net/liyongbao1988/article/details/7463481
1.7:Write an algorithm such that if an element in an MxN matrix is 0, its entire row and column is set to 0.
即：实现一个算法，如果一个M*N的矩阵中的某个元素为0，那么把这个元素所在的行和列的元素全部置0。
算法：
1)一个这个题目好像很简单，只需要遍历矩阵中的每个元素，遇到一个０，那么就将它的行和列全都置０，但是如果这么下去，无法标记矩阵中的０是原来的０还是变化之后的０,最后整个矩阵全都会被变为０。
2)还有一种方法就是另外设置一个矩阵来标记0的位置。然后再第二次遍历矩阵来设置0.这样将会花费O(M*N)的空间。
3)实际上我们只需要O(M+N)的空间来进行，设置一个行数组row[m]，列数组column[n]来记录原矩阵中某0元素所在行和列的情况，然后遍历row和column数组，将原矩阵相应的行和列置0。
代码：
#include<iostream>
#include<memory.h>
#include<string>
using namespace std;
void setZeros(int **matrix,int m,int n)
{
int row[m],column[n];
memset(row,0,sizeof(row));
memset(column,0,sizeof(column));
//store the row and column index with value 0
for(int i=0;i<m;i++)
{
for(int j=0;j<n;j++)
{
if( *((int*)matrix+n*i+j) == 0 )// matrix[i][j]==0
{
row[i]=1;
column[j]=1;
}
}
}
//set arr[i][j] to 0 if either row i or column j has a 0
for(int i=0;i<m;i++)
{
for(int j=0;j<n;j++)
{
if( row[i]==1 || column[j]==1 )
{
*((int*)matrix+n*i+j)=0;//matrix[i][j]=0;
}
}
}
}
void display(int **matrix , int m ,int n)
{
for(int i=0;i<m;i++)
{
for(int j=0;j<n;j++)
cout<<*((int*)matrix+n*i+j)<<" ";
cout<<endl;
}
}
int main()
{
int a[3][4]=
{
{0,1,1,0},
{1,1,1,1},
{0,1,0,1}
};
setZeros((int**)a,3,4);
cout<<"a:"<<endl;
display((int**)a,3,4);
int b[5][4]=
{
{1,0,1,0},
{0,1,1,0},
{0,0,1,1},
{1,0,1,1},
{1,1,1,1}
};
setZeros((int**)b,5,4);
cout<<"b:"<<endl;
display((int**)b,5,4);
return 0;
}
运行结果：
1.8:Assume you have a method isSubstring which checks if one word is a substring of another. Given two strings, s1 and s2, write code to check if s2 is a rotation of s1 using only one call to isSubstring (i.e., “waterbottle” is a rotation of “erbottlewat”).
即：假设有一个函数isSubstring，它可以判断一个单词是否是另一个单词的子串。现在有两个string类型的字符串s1,s2，写代码来判断只调用一次isSubstring，s2是不是s1的自转。（例如，"waterbottle"是"erbottlewat"的自转）
算法：只需要做如下的检验：
1).判断s1和s2的长度是否相等。如果不等，那么返回false。
2).然后将s1自身串联起来得到s1s1，然后观察s2是不是s1s1的子串即可。
input: s1 = apple, s2 = pleap ==> apple is a substring of pleappleap
input: s1 = apple, s2 = ppale ==> apple is not a substring of ppaleppale
代码：
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
bool isSubstring(string s1,string s2) //判断s1是否包含s2子串的函数
{
if(s1.find(s2)!=string::npos) return true; //关于npos的定义参考：http://www.cnblogs.com/web100/archive/2012/12/02/cpp-string-find-npos.html
else return false;
}
bool isRotation(string s1,string s2)
{
if( s1.length()!=s2.length() ) return false;
string s1s1=s1+s1;
return isSubstring(s1s1,s2);
}
int main()
{
string s1="apple",s2="pleap";
string s3="waterbottle",s4="bottlewater";
string s5="apple",s6="ppale";
if(isRotation(s1,s2)) cout<<"isRotation"<<endl;
else cout<<"notRotation"<<endl;
if(isRotation(s3,s4)) cout<<"isRotation"<<endl;
else cout<<"notRotation"<<endl;
if(isRotation(s5,s6)) cout<<"isRotation"<<endl;
else cout<<"notRotation"<<endl;
return 0;
}
运行结果：
转载请注明文章出处：http://blog.csdn.net/lavorange/article/details/9771993