(7)左旋字符串

原作者：v_JULY_v：http://blog.csdn.net/v_july_v/article/details/6322882

                         何海涛--《剑指offer》

感谢上述作者；

我仅仅是将其一些思路重新自己实现了一遍，稍作整理，以便经常温习用。

题目描述：

字符串左旋操作：将一个字符串前面的若干个字符移动到字符串尾部；例如字符串“abcdefgi” ，左旋3位，结果为“defgiabc”;

请实现字符串左旋转的函数，要求对长度为n的字符串操作时间复杂度为O(n) , 空间复杂度为O(1);

假设字符串长度：n

左旋移位：m

思路一：蛮力移位

每一移位一位：利用temp保存字符串的第一位string[0]，并将后面的字符赋值给前一位，即string[i - 1] = string[i]；再将temp赋值给string[n-1]；

重复操作m次：

辅助空间：temp

思路二：利用指针左旋

字符串string[0] ------string[n-1] ； 指针p1 指向string[0] ， p2指向string[m]  ，即 相隔m位；(n > m)

交换swap(string[p1] , string[p2]) ，然后p1++ ，p2++ ，循环操作m次；

若 n % m == 0：即 n 整除 m时：

例如"123456789" ，左旋3位--》变成“456789123” ；此时 9 % 3 == 0；最终 p1 指向9 ， p2指向3；

若当(n % m != 0)时：

"12345678967" -->"45678912367"时， 尾部段落“12367” , p1指向1 ， p2指向6；此时无法正常的完成全部m位左旋；

我们知道string[i] ，0 <= i <= n - 1；p1指向1时，其代表下标值为6，p2指向6，其下标值为9；9 + (m - 1) = 9 + (3 - 1) = 11 > n - 1 = 10 出界；

对于尾部段落“12367” ，我们只要将“6" ，“7”一步步左移到"123"前面即可。且移动元素个数=  n - p2 = 11 - 9 = 2；

算法步骤：

1、首先让p1=string[0]，p2=string[m]，即让p1，p2相隔m的距离；

2、判断p2+m-1是否越界，如果没有越界转到3，否则转到4；

3、不断交换*p1与*p2，然后p1++，p2++，循环m次，然后转到2。

4、此时p2+m-1 已经越界，在此只需处理尾巴。过程如下：

   4.1 通过n-p2得到p2与尾部之间元素个数r，即我们要前移的元素个数。

   4.2 以下过程执行r次：

      string[p2]<->string[p2-1]，string[p2-1]<->string[p2-2]，....，string[p1+1]<->string[p1]；p1++；p2++；

其中  k = (n - m) - n % m；k为总的正常左旋移动次数；

          r = n - p2 ； 越界时，处理尾巴需要移动的元素个数

          p2 + m - 1 用于判断是否越界(n - 1)；

思路三：递归转换法

    就是说，把一个规模为N的问题化解为规模为M(M<N)的问题。
    举例来说，设字符串总长度为L，左侧要旋转的部分长度为s1，那么当从左向右循环交换长度为s1的小段，直到最后，由于剩余的部分长度为s2(s2==L%s1)而不能直接交换。

    该问题可以递归转化成规模为s1+s2的，方向相反(从右向左)的同一个问题。随着递归的进行，左右反复回荡，直到某一次满足条件L%s1==0而交换结束。

 举个具体事例说明，如下：

1、对于字符串abc def ghi gk，

将abc右移到def ghi gk后面，此时n = 11，m = 3，m’ = n % m = 2;

abc def ghi gk -> def ghi abc gk

2、问题变成gk左移到abc前面，此时n = m’ + m = 5，m = 2，m’ = n % m 1;

abc gk -> a gk bc

3、问题变成a右移到gk后面，此时n = m’ + m = 3，m = 1，m’ = n % m = 0;

a gk bc-> gk a bc。 由于此刻，n % m = 0，满足结束条件，返回结果。

 

    即从左至右，后从右至左，再从左至右，如此反反复复，直到满足条件，返回退出

思路四：三步翻转法

举例：“abcdefgij”，左旋3位；

(1)

我们将其分为两部分：“abc” ，“defgij”；

先对子部分翻转：“abc”-->"cba" ； “defgij”-->"jigfed"；

两者结合：“cbajigfed”；再对其翻转"cbajigfed" ----->"defgijabc"；

(2)

也可以先对总的字符串翻转：“abcdefgij”---->"jigfedcba"

再对子部分翻转，不过这次分割子部分时：从最右边选择m位为一部分--》“cba”，左端剩余n-m位为一部分--》"jigfed"

翻转：“jigfed”-->"defgij" ，“cba”--"abc"

 最终“defgijabc"

代码实现：

#include<iostream>#include<string>using  namespace std;//---------------------------------------------左旋字符串------------------------------------------------------------void leftRotateOne(char* pStr , int length);//暴力void Roate(char *pHead, char *pTail);//-----------------------------------------------方法一暴力移位------------------------------------------------------void leftRoate_Soulation1(char* pStr , int length ,int m){if(pStr == NULL || m < 0)return;while(m--){leftRotateOne(pStr , length);}}void leftRotateOne(char* pStr , int length){char temp = pStr[0];for(int i = 1; i < length; i++)pStr[i-1] = pStr[i];pStr[length - 1] = temp;}//-----------------------------------------------方法二指针翻转-----------------------------------------------------void leftRoate_Soulation2(string &pStr , int m){if(pStr.length() <= 0 || m <= 0)return;int n = pStr.length();//m >= nif(m % n <= 0)return;int p1 = 0;int p2 = m;int k = (n - m) - n%m;for(int i = 0; i < k; i++){swap(pStr[p1] , pStr[p2]);p1++;p2++;}int r = n - p2;while(r--){int i = p2;while(i > p1){swap(pStr[i] , pStr[i - 1]);i--;}p2++;p1++;}}//-----------------------------------------------方法三 递归法--------------------------------------------------------void leftRoate_Soulation3(string &pStr , int length , int m , int head , int tail , bool flag){if(length <= 0 ||head == tail || m <= 0)return;//左旋if(flag == true){int p1 = head;int p2 = head + m;int n = length;int k = (n - m) - (n%m);for(int i = 0; i < k; i++){swap(pStr[p1] , pStr[p2]);p1++;p2++;}leftRoate_Soulation3(pStr , n - k , n%m , p1 , tail , false);}else{int p1 = tail;int p2 = tail - m;int n = length;int k = (n - m) - n%m;for(int i = 0; i < k; i++){swap(pStr[p1] , pStr[p2]);p1--;p2--;}leftRoate_Soulation3(pStr , n - k , n%m , head , p1 , true);}}//------------------------------------------------方法四三步旋转法------------------------------------------------char* leftRoate_Soulation4(char* pStr, int m){    if(pStr != NULL)    {        int nLength = static_cast<int>(strlen(pStr));        if(nLength > 0 && m > 0 && m < nLength)        {            char* pFirstStart = pStr;            char* pFirstEnd = pStr + m - 1;            char* pSecondStart = pStr + m;            char* pSecondEnd = pStr + nLength - 1;            // 翻转字符串的前面n个字符            Roate(pFirstStart, pFirstEnd);            // 翻转字符串的后面部分            Roate(pSecondStart, pSecondEnd);            // 翻转整个字符串            Roate(pFirstStart, pSecondEnd);        }    }    return pStr;}void Roate(char *pHead, char *pTail){    if(pHead == NULL || pTail == NULL)        return;    while(pHead < pTail)    {        char temp = *pHead;        *pHead = *pTail;        *pTail = temp;        pHead ++, pTail --;    }}