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【程序员编程艺术】学习记录2:左旋转字符串之循环移位法

时间:2014-07-18 16:38:35      阅读:243      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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【程序员编程艺术】学习记录2:左旋转字符串之循环移位法

GCD算法:(辗转相除法/欧几里得算法)
gcd是求最大公约数的算法,作为TAOCP第一个算法
gcd算法流程:
首先给定两个整数m,n(m大于等于n)如果小于则直接交换再处理
①求余数 r=m%n
②假如r=0,算法结束,n即为所求
否则,重新令m <- n, n <-r 之后循环
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STL中rotate算法:
对于数组移位问题,可以采用下面方法:
①动态分配一个同样长的数组,将数据复制到该数组并改变次序,再复制回原数组
②利用三次反转交换,首先对序列先部分逆序,之后再对后半部分逆序,之后对整个序列全部逆序。ba = (br)^T(ar)^T = (arbr)^T
③分组交换—及可能是数组的前面连续几个数为所要的结果
举例:如果a长度小于b,将ab分成a0a1b,交换a0和b,得到ba1a0,只需要再交换a1和a0;如果a长度小于b,将ab分成ab0b1,交换a和b0,得到b0ab1,只需要交换a和b0
我们考虑,上面这组分组交换的思想,和我们gcd算法很相似。
④所有序号为(j+i*m)%n(j表示每个循环链起始位置,i为计数变量,m表示左旋转位数,n表示字符串的长度)这样就会构成一个循环链(gcd(n,m)个),每个循环链上的元素只要移动一个位置,即可让整个过程交换了n次。
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左旋转字符串
讨论:
1)如果m,n互为质数的情况,(公约数只有1的数叫作为质数)

for i = 0:n-1
    k = i * m % n;
end

举例:m=3,n=4 abcd -> dabc
ch[0]->temp,ch[3]->ch[0],ch[2]=ch[3],ch[1][2],temp->ch[1]
k寻列为0,3,2,1 发现这个就是上面依次赋值的序列。
2)如果m,n不是互为质数时,我们要把它分成一个个互不影响的循环环所有序号为(j + i * m) % n(j 为0 到gcd(n, m)-1 之间的某一整数,i = 0:n-1)会构成一个循环链,一共有gcd(n, m)个循环链,对每个循环链分别进行一次内循环就行了。

void rotate(string &str, int m)
{
    int lenOfStr = str.length();
    int numOfGroup = gcd(lenOfStr, m); //求最大公约数
    int elemInSub = lenOfStr/numOfGroup;

    //外循环次数j为循环链的个数
    for(int j = 0;j < numOfGroup; j++)
    {
        char tmp = str[j];
        for(int i = 0; i < elemInsub - 1; i++)
        //内循环次数i为每个循环链上的元素的个数,n/gcd(m,n)次;
            str[(j+i*m)%lenOfStr] = str[(j+(i+1)*m)%lenOfStr];
        str[(j+i*m)%lenofStr] = temp;
    }
}
//改写
void my_rotate(char *begin, char *mid, char *end)
{
    int n = end - begin;
    int k = mid - begin;
    int d = gcd(n,k);
    int i,j;
    for(i = 0; i < d; i++)
    {
        int temp = begin[i];
        int last = i;
        //i+k为i右移k的位置,%n是当i+k>n时,从左重新开始
        for(j = (i+k)%n; j != i; j = (j+k)%n)
        {
            begin[last] = begin[j];
            last = j;
        }
        begin[last] = temp;
    }
}

举例:
1.好比5 个学生,,编号从0 开始,即0 1 2 3 4,老师说报数,规则是从第一个学生开始,中间隔一个学生报数。报数的学生编号肯定是0 2 4 1 3。这里就相当于i 为0,k 为2,n 为5;2.然后老师又说,编号为0 的学生出列,其他学生到在他前一个报数的学生位置上去,那么学生从0 1 2 3 4=》2 3 4 _ 1,最后老师说,编号0 到剩余空位去,得到最终排位2 3 4 0 1。此时的结果,实际上就是相当于上述程序中左移k=2 个位置了。而至于为什么让编号为0 的学生出列。实际是这句:int last = i; 因为要达到这样的效果0 1 2 3 4 => 2 3 4
0 1,那么2 3 4 必须要移到前面去。
这里还需要进一步理解。
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三步翻转法:
反转X^T X=“abc” X^T="cba" (X^TY^T)^T = YX


bubuko.com,布布扣
参考代码:

//三步翻转法.cpp
char * invert(char *start, char *end)
{
    char tmp, *ptmp = start;
    while(start != NULL && end != NULL && start < end)
    {
        tmp = *start;
        *start = *end;
        *end = tmp;
        start++;
        end--;
    }
    return ptmp;
}
char *left(char *s, int pos)//pos是要旋转的字符个数
{
    int len = strlen(s);
    invert(s,s+(pos-1)); //abc -> cba
    invert(s+pos,s+(len-1)); //def -> fed
    invert(s,s+(len - 1)); //cbafed -> defabc
    return s;
}

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【程序员编程艺术】学习记录2:左旋转字符串之循环移位法

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原文地址:http://blog.csdn.net/to_xidianhph_youth/article/details/37904189

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