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下面开始今天的学习～

数组和字符串

所谓数组，是有序的元素序列。组成数组的各个变量称为数组的分量，也称为数组的元素，有时也称为下标变量。用于区分数组的各个元素的数字编号称为下标。字符串，是由零个或多个字符组成的有限序列。通常以串的整体作为操作对象。数组和字符串属于比较简单的数据结构类型，但简单并不意味着轻视。将看似简单的东西做到极致，也能够玩出花来。数组和字符串常见的考点有：字符串翻转、字符串匹配、atoi、数组的增删改查等等。纯数组和字符串的问题往往比较简单，复杂的算法题目会结合指针、双指针，动态规划算法等考察。在对字符串操作的过程中，有时会需要将其转换为字符数组，或者将数组 join 成字符串，非常灵活。以翻转一个字符串为例：一种比较快速和直观的方法是用两个指针，一个指向字符串的第一个字符 a，一个指向它的最后一个字符 m，然后互相交换。交换之后，两个指针向中央一步步地靠拢并相互交换字符，直到两个指针相遇。由于无法直接修改字符串里的字符，所以必须先把字符串变换为数组，然后再运用这个算法。动画演示要掌握一种数据结构，就必须要懂得分析它的优点和缺点。数组的优点

• 构建一个数组非常简单

• 能让我们在 O(1) 的时间里根据数组的下标(index)查询某个元素

数组的缺点

• 构建时必须分配一段连续的空间

• 查询某个元素是否存在时需要遍历整个数组，耗费 O(n) 的时间(其中，n 是元素的个数)

• 删除和添加某个元素时，同样需要耗费 O(n) 的时间

动画演示

所以，在考虑是否应当采用数组去辅助所用算法时，务必需要考虑它的优缺点，看看它的缺点是否会阻碍所用算法的复杂度以及空间复杂度。

例题分析

力扣 242. 有效的字母异位词

题目描述

给定两个字符串 s 和 t ，编写一个函数来判断 t 是否是 s 的字母异位词。示例 1:

输入: s = "anagram", t = "nagaram"输出: true

示例 2:

输入: s = "rat", t = "car"输出: false

说明:

你可以假设字符串只包含小写字母。

进阶:

如果输入字符串包含 unicode 字符怎么办？你能否调整你的解法来应对这种情况？

解决方案

所谓字母异位词，也就是两个字符串中的相同字符的数量要对应相等。例如：s 等于 “anagram”，t 等于 “nagaram”, s 就是 t 的字母异位词，因为它们都包含有三个字符a，一个字符g，一个字符m，一个字符n以及一个字符r。而当 s 为 “rat”，t 为 “car”的时候，s 就不是 t 的字母异位词。这道题应该怎么分析和处理呢？题目里有一个重要的前提：假设两个字符串只包含小写字母。我们都知道，小写字母一共也就 26 个，这意味着，我们可以利用两个个长度都为 26 的字符数组来统计每个字符串中小写字母出现的次数，然后再对比看看是否相等即可。或者，也可以只利用一个长度为 26 的字符数组，将出现在字符串 s 里的字符个数加一，而出现在字符串 t 里的字符个数减一，最后判断每个小写字母的个数是否都为零就可以了。经过这一系列的操作，我们发现数组中每个字符的个数都为 0，于是得出结论，s 是 t 的字母异位词。动图演示

在这里，我们就不针对代码进行具体地剖析了，这道题是一道非常经典的考题，感兴趣的同学可以到力扣上试试。

力扣 709. 转换成小写字母

题目描述

实现函数 ToLowerCase()，该函数接收一个字符串参数 str，并将该字符串中的大写字母转换成小写字母，之后返回新的字符串。示例 1：

输入: "Hello"输出: "hello"

示例 2：

输入: "here"输出: "here"

示例 3：

输入: "LOVELY"输出: "lovely"

解决方案

如果偷懒的话可以直接使用库函数 toLowerCase：

kotlin  实现

class Solution {    fun toLowerCase(str: String): String {        return str.toLowerCase()    }}

力扣是允许直接使用库函数的，不过既然是做算法题，最好是自己手动实现：kotlin  实现

class Solution {    fun toLowerCase(str: String): String {        val result = StringBuilder()        str.forEach{it ->            if(it in 'A'..'Z'){                result.append(it + 32)            }else{                result.append(it)            }        }        return result.toString()    }}

由于字符在内存中是使用 ASCII 码存储的，小写字母比大写字母大 32，所以思路是：遍历字符串，将大写字母 +32 存储到结果中。如果记不住数字 32 的话，也可以使用 ('a' - 'A')。通过这道简单的热身题，我们大致明白了纯字符串问题的解题思路是转换为字符数组再求解。再来一道中等题目练练手。

力扣 8. 字符串转换整数 (atoi)

题目描述

请你来实现一个 atoi 函数，使其能将字符串转换成整数。

首先，该函数会根据需要丢弃无用的开头空格字符，直到寻找到第一个非空格的字符为止。

当我们寻找到的第一个非空字符为正或者负号时，则将该符号与之后面尽可能多的连续数字组合起来，作为该整数的正负号；假如第一个非空字符是数字，则直接将其与之后连续的数字字符组合起来，形成整数。

该字符串除了有效的整数部分之后也可能会存在多余的字符，这些字符可以被忽略，它们对于函数不应该造成影响。

注意：假如该字符串中的第一个非空格字符不是一个有效整数字符、字符串为空或字符串仅包含空白字符时，则你的函数不需要进行转换。

在任何情况下，若函数不能进行有效的转换时，请返回 0。

说明：

假设我们的环境只能存储  32  位大小的有符号整数，那么其数值范围为 [−2^31,  2^31 − 1]。如果数值超过这个范围，请返回  INT_MAX (2^31 − 1) 或 INT_MIN (−2^31) 。

示例 1：

输入: "42"输出: 42

示例 2:

输入: "   -42"输出: -42解释: 第一个非空白字符为 '-', 它是一个负号。     我们尽可能将负号与后面所有连续出现的数字组合起来，最后得到 -42 。

示例 3:

输入: "4193 with words"输出: 4193解释: 转换截止于数字 '3' ，因为它的下一个字符不为数字。

示例 4:

输入: "words and 987"输出: 0解释: 第一个非空字符是 'w', 但它不是数字或正、负号。     因此无法执行有效的转换。

示例 5:

输入: "-91283472332"输出: -2147483648解释: 数字 "-91283472332" 超过 32 位有符号整数范围。     因此返回 INT_MIN(−2^31) 。

解决方案atoi 问题在面试中出现比较频繁，原因主要是它理解起来简单，让面试者不会在题目理解上吃亏，又涵盖了非常多的边界条件。可以考察出面试者考虑问题的全面性和对细节的处理。atoi 根据规则的不同有多个变种，力扣上收录的这道题可谓是非常经典，涵盖了几乎所有可能出现的边界情况。对于 atoi 问题，需要考虑以下三点：

• 数据范围是否越界，比如超长数字字符串是无法转换为 int 的。

• 负数和 0 怎么处理

• 错误输入怎么处理，比如空字符串、非数字型字符等等

这道题的解法如下：

kotlin  实现

class Solution {    fun myAtoi(str: String): Int {        // 起始下标        var index = 0        // 去空格        while (index < str.length && str[index] == ' ') index++        // 是否是负数        var flag = false        if (index < str.length && str[index] == '+') {            index++        } else if (index < str.length && str[index] == '-') {            flag = true            index++        }        var result = 0L        for (i in index until str.length) {            // 不是数字，跳出循环            if (str[i] !in '0'..'9') break            // 后缀此数字            result = result * 10 + (str[i] - '0')            // 是否越界            if (!flag && result > Int.MAX_VALUE) return Int.MAX_VALUE            if (flag && -result < Int.MIN_VALUE) return Int.MIN_VALUE        }        return if (flag) -result.toInt() else result.toInt()    }}

可以看到，我们同样采用了访问数组的形式访问字符串，使用 index 记录当前访问到的位置(相当于对应数组的下标)，首先去除字符串的起始空格，然后使用 flag 标志数字的正负属性。继续访问字符串，将数字不断计入结果 result 中。这里使用了两个技巧：

• 通过字符减去 '0' 将字符转换为数字

• 通过结果乘以 10 添加新数字后缀

还有一个细节需要注意，result 不能使用 int 存储，因为题目中说到数字可能会越界，所以我们用 Long 型保存结果，并在每次数字更新后判断是否越界，如果越界立即返回。最后根据 flag 返回正数结果或负数结果。

事实上，atoi 真正核心的代码只有一行：

if (str[i] in '0'..'9') {  result = result * 10 + (str[i] - '0')}

其他的代码都是条件判断，但这道中等难度的题目通过率仅有17.3%，在力扣的通过率排行榜中排名倒数前二十，足见其需要的细致程度有多高。

巩固练习

力扣 12. 整数转罗马数字

力扣 1016. 子串能表示从 1 到 N 数字的二进制串

力扣 804. 唯一摩尔斯密码词

力扣 809. 情感丰富的文字

力扣 344. 反转字符串

本文作者：力扣

编辑&版式：霍霍

声明：本文内容和配图归 “力扣” 版权所有，严禁翻版，如需转载请联系。

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