C++实现字符串元音字母反转的巧妙方法【数据结构、双指针】

C++实现字符串元音字母反转的巧妙方法

在处理字符串问题时，我们经常需要对其中的字符进行操作，例如反转、替换等。本文将详细讨论如何在C++中实现仅反转字符串中的所有元音字母，并返回结果字符串。元音字母包括’a’、‘e’、‘i’、‘o’、‘u’，且可能以大小写两种形式出现不止一次。我们将介绍两种方法：利用数据结构和双指针算法。

示例

• 输入：s = “hello”
  输出：“holle”
• 输入：s = “leetcode”
  输出：“leotcede”

345. 反转字符串中的元音字母 - 力扣（LeetCode）

方法一：利用数据结构存储元音位置和字符并反转

代码实现

class Solution {
public:
    string reverseVowels(string s) {
        vector<pair<int, char>> yuan;

        // 设置一个集合装元音字母，然后一个个判断，如果是直接放入yuan，然后再倒序
        set<char> vowels = {'a', 'e', 'i', 'o', 'u', 'A', 'E', 'I', 'O', 'U'};

        for(int i = 0; i < s.size(); i++) {
            if(vowels.find(s[i]) != vowels.end()) {
                yuan.push_back({i, s[i]});
            }
        }
        reverse(yuan.begin(), yuan.end());

        for(int i = 0; i < yuan.size(); i++) {
            s[yuan[i].first] = yuan[yuan.size() - 1 - i].second;
        }

        return s;
    }
};

1. 如何在C++中存储数字和字符并支持翻转

在C++中，可以使用vector<pair<int, char>>来同时存储数字和字符。vector是一个动态数组，可以支持反转操作。如下所示：

vector<pair<int, char>> yuan;
yuan.push_back({index, character});
reverse(yuan.begin(), yuan.end());

2. 判断字符是否在列表中

在判断一个字符是否在列表中时，使用set的find方法虽然简洁。

if(vowels.find(s[i]) != vowels.end())

但由于set的查找复杂度为O(log n)，对于小规模查找来说，直接使用特判方法效率更高，如下所示：

bool isVowel(char c) {
    return c == 'a' || c == 'e' || c == 'i' || c == 'o' || c == 'u' || 
           c == 'A' || c == 'E' || c == 'I' || c == 'O' || c == 'U';
}

使用set_find操作

使用特判

3. 巧妙的反转操作

使用vector<pair<int, char>>存储元音字符及其索引，并进行反转：

for(int i = 0; i < yuan.size(); i++) {
    s[yuan[i].first] = yuan[yuan.size() - 1 - i].second;
}

这个方法减少了对原始字符串的迭代次数，只需处理元音字符的数量，而不是整个字符串。

方法二：双指针法

双指针法是一种高效的解决方案。在需要反转字符串中的部分字符时，通过从两端向中间移动指针来找到需要交换的字符，避免了额外的空间开销。

代码实现

class Solution {
public:
    string reverseVowels(string s) {
        int i = 0, j = s.size() - 1;
        
        while (i < j) {
            if (!isVowel(s[i])) {
                i++;
            } else if (!isVowel(s[j])) {
                j--;
            } else {
                swap(s[i], s[j]);
                i++;
                j--;
            }
        }
        return s;
    }
    
    bool isVowel(char c) {
        return c == 'a' || c == 'e' || c == 'i' || c == 'o' || c == 'u' || 
               c == 'A' || c == 'E' || c == 'I' || c == 'O' || c == 'U';
    }
};

双指针法核心思路

双指针法是一种简洁高效的解决方案，通过在字符串两端同时移动指针来实现反转操作。以下是详细步骤：

1. 初始化指针：

   • i指向字符串开头。
   • j指向字符串结尾。

2. 移动指针并交换元音：

   • 当指针i和j未相遇时，继续执行循环。
   • 如果i指向的字符不是元音，i右移。
   • 如果j指向的字符不是元音，j左移。
   • 如果i和j指向的字符都是元音，则交换这两个字符，并分别移动指针i和j。

优点

• 空间复杂度低：双指针法在原地反转元音字符，不需要额外的存储空间。
• 时间复杂度低：该方法仅需一次遍历，时间复杂度为O(n)，其中n是字符串的长度。

总结

在处理字符串元音反转的问题时，利用数据结构和双指针法都是有效的解决方案。数据结构方法通过存储元音的位置和字符来实现反转，而双指针法通过两端同时向中间移动指针来找到需要交换的字符。这两种方法各有优劣，具体选择取决于问题的规模和对空间复杂度的要求。