知识拓展练习（经典面试题） / 21. 反转字符串中的单词

一、题目

给你一个字符串 s ，请你反转字符串中单词的顺序。

单词是由非空格字符组成的字符串。s 中使用至少一个空格将字符串中的单词分隔开。

返回单词顺序颠倒且单词之间用单个空格连接的结果字符串。

注意：输入字符串 s中可能会存在前导空格、尾随空格或者单词间的多个空格。返回的结果字符串中，单词间应当仅用单个空格分隔，且不包含任何额外的空格。

二、示例

示例 1：
输入：s = "the sky is blue"
输出："blue is sky the"
示例 2：
输入：s = " hello world "
输出："world hello"
解释：反转后的字符串中不能存在前导空格和尾随空格。
示例 3：
输入：s = "a good example"
输出："example good a"
解释：如果两个单词间有多余的空格，反转后的字符串需要将单词间的空格减少到仅有一个。

三、提示

1 <= s.length <= 10^4
s 包含英文大小写字母、数字和空格 ' '
s 中至少存在一个单词

四、进阶

如果字符串在你使用的编程语言中是一种可变数据类型，请尝试使用 O(1) 额外空间复杂度的原地解法。

五、参考题解

1、方法一：使用语言特性

（1）思路和算法

很多语言对字符串提供了 split（拆分），reverse（翻转）和 join（连接）等方法，因此我们可以简单的调用内置的 API 完成操作：

①使用 split 将字符串按空格分割成字符串数组；

②使用 reverse 将字符串数组进行反转；

③使用 join 方法将字符串数组拼成一个字符串。

class Solution {
  public String reverseWords(String s) {
    // 除去开头和末尾的空白字符
    s = s.trim();
    // 正则匹配连续的空白字符作为分隔符分割
    List<String> wordList = Arrays.asList(s.split("\\s+"));
    Collections.reverse(wordList);
    return String.join(" ", wordList);
  }
}

（2）复杂度分析

时间复杂度：O(n)，其中 n 为输入字符串的长度。

空间复杂度：O(n)，用来存储字符串分割之后的结果。

2、方法二：自行编写对应的函数

（1）思路和算法

我们也可以不使用语言中的 API，而是自己编写对应的函数。在不同语言中，这些函数实现是不一样的，主要的差别是有些语言的字符串不可变（如 Java 和 Python)，有些语言的字符串可变（如 C++)。

对于字符串不可变的语言，首先得把字符串转化成其他可变的数据结构，同时还需要在转化的过程中去除空格。

对于字符串可变的语言，就不需要再额外开辟空间了，直接在字符串上原地实现。在这种情况下，反转字符和去除空格可以一起完成。

class Solution {
  public String reverseWords(String s) {
    StringBuilder sb = trimSpaces(s);
    // 翻转字符串
    reverse(sb, 0, sb.length() - 1);
    // 翻转每个单词
    reverseEachWord(sb);
    return sb.toString();
  }
  public StringBuilder trimSpaces(String s) {
    int left = 0, right = s.length() - 1;
    // 去掉字符串开头的空白字符
    while (left <= right && s.charAt(left) == ' ') {
      ++left;
    }
    // 去掉字符串末尾的空白字符
    while (left <= right && s.charAt(right) == ' ') {
      --right;
    }
    // 将字符串间多余的空白字符去除
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    while (left <= right) {
      char c = s.charAt(left);
      if (c != ' ') {
        sb.append(c);
      } else if (sb.charAt(sb.length() - 1) != ' ') {
        sb.append(c);
      }
      ++left;
    }
    return sb;
  }
  public void reverse(StringBuilder sb, int left, int right) {
    while (left < right) {
      char tmp = sb.charAt(left);
      sb.setCharAt(left++, sb.charAt(right));
      sb.setCharAt(right--, tmp);
    }
  }
  public void reverseEachWord(StringBuilder sb) {
    int n = sb.length();
    int start = 0, end = 0;
    while (start < n) {
      // 循环至单词的末尾
      while (end < n && sb.charAt(end) != ' ') {
        ++end;
      }
      // 翻转单词
      reverse(sb, start, end - 1);
      // 更新start，去找下一个单词
      start = end + 1;
      ++end;
    }
  }
}

（2）复杂度分析

时间复杂度：O(n)，其中 n 为输入字符串的长度。

空间复杂度：Java 和 Python 的方法需要 O(n) 的空间来存储字符串，而 C++ 方法只需要 O(1) 的额外空间来存放若干变量。

3、方法三：双端队列

（1）思路和算法

由于双端队列支持从队列头部插入的方法，因此我们可以沿着字符串一个一个单词处理，然后将单词压入队列的头部，再将队列转成字符串即可。

class Solution {
  public String reverseWords(String s) {
    int left = 0, right = s.length() - 1;
    // 去掉字符串开头的空白字符
    while (left <= right && s.charAt(left) == ' ') {
      ++left;
    }
    // 去掉字符串末尾的空白字符
    while (left <= right && s.charAt(right) == ' ') {
      --right;
    }
    Deque<String> d = new ArrayDeque<String>();
    StringBuilder word = new StringBuilder();

    while (left <= right) {
      char c = s.charAt(left);
      if ((word.length() != 0) && (c == ' ')) {
        // 将单词 push 到队列的头部
        d.offerFirst(word.toString());
        word.setLength(0);
      } else if (c != ' ') {
        word.append(c);
      }
      ++left;
    }
    d.offerFirst(word.toString());
    return String.join(" ", d);
  }
}