【程序员编程艺术】学习记录1：左旋转字符串之指针翻转法

【程序员编程艺术】学习记录1：左旋转字符串之指针翻转法

题目：左旋转字符串
定义字符串的左旋转操作：把字符串前面的若干个字符移动到字符串的尾部，如把字符串abcdef左旋转2位得到字符串cdefab。请实现字符串左旋转的函数，要求对长度为n的字符串操作的时间复杂度为O(n)，空间复杂度为O(n)
思路一、暴力移位法

//暴力移位法
void leftshiftone(char *s, int n)
{
    char t = s[0];
    for(int i = 1;i < n; i++)
        s[i-1] = s[i];
    s[n-1] = t;
}

void leftshift(char *s, int n, int m)
{
    while(m--)
        leftshiftone(s,n);
}

思路二、指针翻转法

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

void rotate(string &str, int m)
{
    if(str.length() == 0 || m <= 0)
        return;

    int n = str.length();
    //处理m>n的情况
    if(m % n <= 0)
        return;

    int p1 = 0,p2 = m;
    int k = (n - m) - n % m; 
    //交换p1、p2指向的元素，之后移动p1，p2
    while(k --)
    {
        swap(str[p1], str[p2]);
        p1++;
        p2++;
    }

    //处理尾部，r为尾部左移次数
    int r = n - p2;
    while(r--)
    {
        int i = p2;
        while(i > p1)
        {
            swap(str[i], str[i-1]);
            i--;
        }

        p2++;
        p1++;
    }
}

int main()
{
    string ch = "abcdefghijk";
    rotate(ch, 3);
    cout << ch << endl;
    return 0;
}

swap交换函数
思路三、

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

void rotate(string &str, int m)
{
    if(str.length() == 0 || m < 0)
        return;

    //初始化p1p2
    int p1 = 0,p2 = m;
    int n = str.length();

    //处理m大于n
    if(m%n == 0)
        return;

    //循环至p2到达字符串的末尾
    while(true)
    {
        swap(str[p1],str[p2]);
        p1++;

        if(p2 < n+1)
            p2++;
        else
            break;
    }

    //处理尾部，r为尾部循环左移动的次数
    int r = m - n%m;
    while(r--)
    {
        int i = p1;
        char temp = str[p1];
        while(i < p2)
        {
            str[i] = str[i+1];
            i++;
        }
        str[p2] = temp;
    }
}

思路4、上述都是假设m<n，我们现在考虑m为负数和m大于n的可能
参考代码：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

//const int positiveMod(m,n) = (m % n + n) % n; //无效
//#define positiveMod(m,n) ((m) % (n) + (n)) % (n) //宏定义切记这里不能加上；号
inline int positiveMod(int m, int n) //内联
{
    return ((m) % (n) + (n)) % (n);
}
//左旋转字符串str,如果m为负数，则有右旋转
void rotate(string &str, int m)
{
    if(str.length() == 0)
        return;

    //初始化
    int n = str.length();
    int p1 = 0,p2 = m;

    //处理m大于n以及m为负数的情况，positiveMod
    m = positiveMod(m,n);
    if(m == 0)
        return;

    int round;

    //p2当前所指和之后的m-1个字母共m个字母，就可以和p2前面的m个字母交换
    while(p2 + m - 1 < n)
    {
        round = m;
        while(round--)
        {
            swap(str[p1], str[p2]);
            p1++;
            p2++;
        }
    }

    //剩下的不足m个字母一个一个交换
    int r = n - p2;
    while(r--)
    {
        int i = p2;
        while(i > p1)
        {
            swap(str[i], str[i-1]);
            i--;
        }
        p2++;
        p1++;
    }
}

//测试
int main()
{
    cout << ((-15)%7 + 7)%7 << endl;
    cout << (-15)%7 << endl;
    string ch = "abcdefg";
    int len = ch.length();

    for(int m = -2*len; m <= len * 2; m++)
    {
        //由于传给rotate的是string的引用，所以每次调用都用一个新字符
        string s = "abcdefg";
        rotate(s,m);
        cout << positiveMod(m,len) << ": " << s << endl;
    }
    return 0;
}

思路5、递归转换法

#include <iostream>
using namespace std;

void rotate(string &str, int n, int m, int head, int tail, bool flag)
{
    //n表示待处理的字符串长度，m为待处理部分的旋转长度
    //head:待处理部分的头指针 tail待处理部分的尾指针
    //flag = true表示左旋，否则右旋

    //返回条件
    if(head == tail || m <= 0)
        return;

    if(flag == true)
    {
        int p1 = head;
        int p2 = head + m;

        int k = (n-m) - n % m; //p1,p2移动距离，向右

        for(int i = 0; i < k; i++,p1++,p2++)
            swap(str[p1], str[p2]);


        //结束左旋进入右旋
        rotate(str, n-k, n %m, p1, tail, false);
    }
    else
    {
        int p1 = tail;
        int p2 = tail - m;

        //p1,p2移动距离
        int k = (n-m)-n%m;

        for(int i = 0; i < k; i++, p1--,p2--)
            swap(str[p1],str[p2]);

        rotate(str,n-k,n % m, head, p1, true);
    }
}

int main()
{
    int i = 3;
    string str = "abcdefghijk";
    int len = str.length();
    rotate(str,len, i%len ,0,len-1,true);
    cout << str.c_str() << endl;//转化成字符数组的形式输出
    return 0;
}