剑指 Offer 05. 替换空格 - Leetcode

方法一：遍历添加

在 Python 和 Java 等语言中，字符串都被设计成「不可变」的类型，即无法直接修改字符串的某一位字符，需要新建一个字符串实现。

算法流程：

初始化一个 list (Python) / StringBuilder (Java) ，记为 res ；
遍历列表 s 中的每个字符 c ：
- 当 c 为空格时：向 res 后添加字符串 "%20" ；
- 当 c 不为空格时：向 res 后添加字符 c ；
将列表 res 转化为字符串并返回。

复杂度分析：

时间复杂度 $O(N)$ ： 遍历使用 $O(N)$ ，每轮添加（修改）字符操作使用 $O(1)$ ；
空间复杂度 $O(N)$ ： Python 新建的 list 和 Java 新建的 StringBuilder 都使用了线性大小的额外空间。

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代码：

Python

class Solution:
    def replaceSpace(self, s: str) -> str:
        res = []
        for c in s:
            if c == ' ': res.append("%20")
            else: res.append(c)
        return "".join(res)

Java

class Solution {
    public String replaceSpace(String s) {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        for(Character c : s.toCharArray())
        {
            if(c == ' ') res.append("%20");
            else res.append(c);
        }
        return res.toString();
    }
}

方法二：原地修改

在 C++ 语言中， string 被设计成「可变」的类型（参考资料），因此可以在不新建字符串的情况下实现原地修改。

由于需要将空格替换为 "%20" ，字符串的总字符数增加，因此需要扩展原字符串 s 的长度，计算公式为：新字符串长度 = 原字符串长度 + 2 * 空格个数 ，示例如下图所示。

{:width=450}

算法流程：

初始化：空格数量 count ，字符串 s 的长度 len ；
统计空格数量：遍历 s ，遇空格则 count++ ；
修改 s 长度：添加完 "%20" 后的字符串长度应为 len + 2 * count ；
倒序遍历修改：i 指向原字符串尾部元素， j 指向新字符串尾部元素；当 i = j 时跳出（代表左方已没有空格，无需继续遍历）；
- 当 s[i] 不为空格时：执行 s[j] = s[i] ；
- 当 s[i] 为空格时：将字符串闭区间 [j-2, j] 的元素修改为 "%20" ；由于修改了 3 个元素，因此需要 j -= 2 ；
返回值：已修改的字符串 s ；

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复杂度分析：

时间复杂度 $O(N)$ ： 遍历统计、遍历修改皆使用 $O(N)$ 时间。
空间复杂度 $O(1)$ ： 由于是原地扩展 s 长度，因此使用 $O(1)$ 额外空间。

C++

class Solution {
public:
    string replaceSpace(string s) {
        int count = 0, len = s.size();
        // 统计空格数量
        for (char c : s) {
            if (c == ' ') count++;
        }
        // 修改 s 长度
        s.resize(len + 2 * count);
        // 倒序遍历修改
        for(int i = len - 1, j = s.size() - 1; i < j; i--, j--) {
            if (s[i] != ' ')
                s[j] = s[i];
            else {
                s[j - 2] = '%';
                s[j - 1] = '2';
                s[j] = '0';
                j -= 2;
            }
        }
        return s;
    }
};