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1. KMP 算法

谈到字符串问题，不得不提的就是 KMP 算法，它是用来解决字符串查找的问题，可以在一个字符串（S）中查找一个子串（W）出现的位置。KMP 算法把字符匹配的时间复杂度缩小到 O(m+n) ,而空间复杂度也只有O(m)。因为“暴力搜索”的方法会反复回溯主串，导致效率低下，而KMP算法可以利用已经部分匹配这个有效信息，保持主串上的指针不回溯，通过修改子串的指针，让模式串尽量地移动到有效的位置。

具体算法细节请参考：

• 字符串匹配的KMP算法
• 从头到尾彻底理解KMP
• 如何更好的理解和掌握 KMP 算法?
• KMP 算法详细解析
• 图解 KMP 算法
• 汪都能听懂的KMP字符串匹配算法【双语字幕】
• KMP字符串匹配算法1

1.1 BM 算法

BM算法也是一种精确字符串匹配算法，它采用从右向左比较的方法，同时应用到了两种启发式规则，即坏字符规则 和好后缀规则 ，来决定向右跳跃的距离。基本思路就是从右往左进行字符匹配，遇到不匹配的字符后从坏字符表和好后缀表找一个最大的右移值，将模式串右移继续匹配。 字符串匹配的KMP算法

2. 替换空格

剑指offer：替换空格 请实现一个函数，将一个字符串中的每个空格替换成“%20”。例如，当字符串为We Are Happy.则经过替换之后的字符串为We%20Are%20Happy。

public class Solution {public String replaceSpace(StringBuffer str) {StringBuffer res = new StringBuffer();int len = str.length() - 1;for(int i = len; i >= 0; i--){if(str.charAt(i) == ' ')res.append("02%");elseres.append(str.charAt(i));}return res.reverse().toString();}
}
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3. 最长公共前缀

Leetcode: 最长公共前缀 编写一个函数来查找字符串数组中的最长公共前缀。如果不存在公共前缀，返回空字符串 ""。

首先对字符串数组进行排序，然后拿数组中的第一个和最后一个字符串进行比较，从第 0 位开始，如果相同，把它加入 res 中，不同则退出。最后返回 res

class Solution {public String longestCommonPrefix(String[] strs) {if(strs == null || strs.length == 0)return "";Arrays.sort(strs);char [] first = strs[0].toCharArray();char [] last = strs[strs.length - 1].toCharArray();StringBuffer res = new StringBuffer();int len = first.length < last.length ? first.length : last.length;int i = 0;while(i < len){if(first[i] == last[i]){res.append(first[i]);i++;}elsebreak;}return res.toString();}
}
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4. 最长回文串

LeetCode: 最长回文串 给定一个包含大写字母和小写字母的字符串，找到通过这些字母构造成的最长的回文串。在构造过程中，请注意区分大小写。比如 "Aa" 不能当做一个回文字符串。

统计字母出现的次数即可，双数才能构成回文。因为允许中间一个数单独出现，比如“abcba”，所以如果最后有字母落单，总长度可以加 1。

class Solution {public int longestPalindrome(String s) {HashSet<Character> hs = new HashSet<>();int len = s.length();int count = 0;if(len == 0)return 0;for(int i = 0; i<len; i++){if(hs.contains(s.charAt(i))){hs.remove(s.charAt(i));count++;}else{hs.add(s.charAt(i));}}return hs.isEmpty() ? count * 2 : count * 2 + 1;}
}
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4.1 验证回文串

Leetcode: 验证回文串 给定一个字符串，验证它是否是回文串，只考虑字母和数字字符，可以忽略字母的大小写。 说明：本题中，我们将空字符串定义为有效的回文串。

两个指针比较头尾。要注意只考虑字母和数字字符，可以忽略字母的大小写。

class Solution {public boolean isPalindrome(String s) {if(s.length() == 0)return true;int l = 0, r = s.length() - 1;while(l < r){if(!Character.isLetterOrDigit(s.charAt(l))){l++;}else if(!Character.isLetterOrDigit(s.charAt(r))){r--;}else{if(Character.toLowerCase(s.charAt(l)) != Character.toLowerCase(s.charAt(r)))return false;l++;r--;} }return true;}
}
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4.2 最长回文子串

LeetCode: 最长回文子串 给定一个字符串 s，找到 s 中最长的回文子串。你可以假设 s 的最大长度为1000。

以某个元素为中心，分别计算偶数长度的回文最大长度和奇数长度的回文最大长度。

class Solution {private int index, len;public String longestPalindrome(String s) {if(s.length() < 2)return s;for(int i = 0; i < s.length()-1; i++){PalindromeHelper(s, i, i);PalindromeHelper(s, i, i+1);}return s.substring(index, index+len);}public void PalindromeHelper(String s, int l, int r){while(l >= 0 && r < s.length() && s.charAt(l) == s.charAt(r)){l--;r++;}if(len < r - l - 1){index = l + 1;len = r - l - 1;}}
}
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4.3 最长回文子序列

LeetCode: 最长回文子序列 给定一个字符串s，找到其中最长的回文子序列。可以假设s的最大长度为1000。 最长回文子序列和上一题最长回文子串的区别是，子串是字符串中连续的一个序列，而子序列是字符串中保持相对位置的字符序列，例如，"bbbb"可以使字符串"bbbab"的子序列但不是子串。

动态规划： dp[i][j] = dp[i+1][j-1] + 2 if s.charAt(i) == s.charAt(j) otherwise, dp[i][j] = Math.max(dp[i+1][j], dp[i][j-1])

class Solution {public int longestPalindromeSubseq(String s) {int len = s.length();int [][] dp = new int[len][len];for(int i = len - 1; i>=0; i--){dp[i][i] = 1;for(int j = i+1; j < len; j++){if(s.charAt(i) == s.charAt(j))dp[i][j] = dp[i+1][j-1] + 2;elsedp[i][j] = Math.max(dp[i+1][j], dp[i][j-1]);}}return dp[0][len-1];}
}
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5. 字符串的排列

Leetcode: 字符串的排列 给定两个字符串 s1 和 s2，写一个函数来判断 s2 是否包含 s1 的排列。 换句话说，第一个字符串的排列之一是第二个字符串的子串。

我们不用真的去算出s1的全排列，只要统计字符出现的次数即可。可以使用一个哈希表配上双指针来做。

class Solution {public boolean checkInclusion(String s1, String s2) {int l1 = s1.length();int l2 = s2.length();int [] count = new int [128];if(l1 > l2)return false;for(int i = 0; i<l1; i++){count[s1.charAt(i) - 'a']++;count[s2.charAt(i) - 'a']--;}if(allZero(count))return true;for(int i = l1; i<l2; i++){count[s2.charAt(i) - 'a']--;count[s2.charAt(i-l1) - 'a']++;if(allZero(count))return true;}return false;}public boolean allZero(int [] count){int l = count.length;for(int i = 0; i < l; i++){if(count[i] != 0)return false;}return true;}
}
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6. 打印字符串的全排列

剑指offer：字符串的排列 输入一个字符串,按字典序打印出该字符串中字符的所有排列。例如输入字符串abc,则打印出由字符a,b,c所能排列出来的所有字符串abc,acb,bac,bca,cab和cba。

把问题拆解成简单的步骤： 第一步求所有可能出现在第一个位置的字符（即把第一个字符和后面的所有字符交换[相同字符不交换]）； 第二步固定第一个字符，求后面所有字符的排列。这时候又可以把后面的所有字符拆成两部分（第一个字符以及剩下的所有字符），依此类推。这样，我们就可以用递归的方法来解决。

public class Solution {ArrayList<String> res = new ArrayList<String>();public ArrayList<String> Permutation(String str) {if(str == null)return res;PermutationHelper(str.toCharArray(), 0);Collections.sort(res);return res;}public void PermutationHelper(char[] str, int i){if(i == str.length - 1){res.add(String.valueOf(str));}else{for(int j = i; j < str.length; j++){if(j!=i && str[i] == str[j])continue;swap(str, i, j);PermutationHelper(str, i+1);swap(str, i, j);}}}public void swap(char[] str, int i, int j) {char temp = str[i];str[i] = str[j];str[j] = temp;}
}
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7. 第一个只出现一次的字符

剑指offer: 第一个只出现一次的字符 在一个字符串(0<=字符串长度<=10000，全部由字母组成)中找到第一个只出现一次的字符,并返回它的位置, 如果没有则返回 -1.

先在hash表中统计各字母出现次数，第二次扫描直接访问hash表获得次数。也可以用数组代替hash表。

import java.util.HashMap;
public class Solution {public int FirstNotRepeatingChar(String str) {int len = str.length();if(len == 0)return -1;HashMap<Character, Integer> map = new HashMap<>();for(int i = 0; i < len; i++){if(map.containsKey(str.charAt(i))){int value = map.get(str.charAt(i));map.put(str.charAt(i), value+1);}else{map.put(str.charAt(i), 1);}}for(int i = 0; i < len; i++){if(map.get(str.charAt(i)) == 1)return i;}return -1;}
}
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8. 翻转单词顺序列

剑指offer: 翻转单词顺序列 LeetCode: 翻转字符串里的单词

借助trim()和 split()就很容易搞定

public class Solution {public String reverseWords(String s) {if(s.trim().length() == 0)return s.trim();String [] temp = s.trim().split(" +");String res = "";for(int i = temp.length - 1; i > 0; i--){res += temp[i] + " ";}return res + temp[0];}
}
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9. 旋转字符串

Leetcode: 旋转字符串 给定两个字符串, A 和 B。 A 的旋转操作就是将 A 最左边的字符移动到最右边。 例如, 若 A = 'abcde'，在移动一次之后结果就是'bcdea' 。如果在若干次旋转操作之后，A 能变成B，那么返回True。

一行代码搞定

class Solution {public boolean rotateString(String A, String B) {return A.length() == B.length() && (A+A).contains(B);}
}
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9.1 左旋转字符串

剑指offer: 左旋转字符串 汇编语言中有一种移位指令叫做循环左移（ROL），现在有个简单的任务，就是用字符串模拟这个指令的运算结果。对于一个给定的字符序列S，请你把其循环左移K位后的序列输出。例如，字符序列S=”abcXYZdef”,要求输出循环左移3位后的结果，即“XYZdefabc”。是不是很简单？OK，搞定它！

在第 n 个字符后面将切一刀，将字符串分为两部分，再重新并接起来即可。注意字符串长度为 0 的情况。

public class Solution {public String LeftRotateString(String str,int n) {int len = str.length();if(len == 0)return "";n = n % len;String s1 = str.substring(n, len);String s2 = str.substring(0, n);return s1+s2;}
}
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9.2 反转字符串

LeetCode: 反转字符串 编写一个函数，其作用是将输入的字符串反转过来。

class Solution {public String reverseString(String s) {if(s.length() < 2)return s;int l = 0, r = s.length() - 1;char [] strs = s.toCharArray(); while(l < r){char temp = strs[l];strs[l] = strs[r];strs[r] = temp;l++;r--;}return new String(strs);}
}
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10. 把字符串转换成整数

剑指offer: 把字符串转换成整数 将一个字符串转换成一个整数(实现Integer.valueOf(string)的功能，但是string不符合数字要求时返回0)，要求不能使用字符串转换整数的库函数。 数值为0或者字符串不是一个合法的数值则返回0。

public class Solution {public int StrToInt(String str) {if(str.length() == 0)return 0;int flag = 0;if(str.charAt(0) == '+')flag = 1;else if(str.charAt(0) == '-')flag = 2;int start = flag > 0 ? 1 : 0;long res = 0;while(start < str.length()){if(str.charAt(start) > '9' || str.charAt(start) < '0')return 0;res = res * 10 + (str.charAt(start) - '0');start ++;}return flag == 2 ? -(int)res : (int)res;}
}
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11. 正则表达式匹配

剑指offer：正则表达式匹配 请实现一个函数用来匹配包括’.’和’*’的正则表达式。模式中的字符’.’表示任意一个字符，而’*’表示它前面的字符可以出现任意次（包含0次）。 在本题中，匹配是指字符串的所有字符匹配整个模式。例如，字符串”aaa”与模式”a.a”和”ab*ac*a”匹配，但是与”aa.a”和”ab*a”均不匹配

动态规划： 这里我们采用dp[i+1][j+1]代表s[0..i]匹配p[0..j]的结果，结果自然是采用布尔值True/False来表示。 首先，对边界进行赋值，显然dp[0][0] = true，两个空字符串的匹配结果自然为True; 接着，我们对dp[0][j+1]进行赋值，因为 i=0 是空串，如果一个空串和一个匹配串想要匹配成功，那么只有可能是p.charAt(j) == '*' && dp[0][j-1] 之后，就可以愉快地使用动态规划递推方程了。

public boolean isMatch(String s, String p) {if (s == null || p == null) {return false;}boolean[][] dp = new boolean[s.length()+1][p.length()+1];dp[0][0] = true;for (int j = 0; i < p.length(); j++) {if (p.charAt(j) == '*' && dp[0][j-1]) {dp[0][j+1] = true;}}for (int i = 0 ; i < s.length(); i++) {for (int j = 0; j < p.length(); j++) {if (p.charAt(j) == '.') {dp[i+1][j+1] = dp[i][j];}if (p.charAt(j) == s.charAt(i)) {dp[i+1][j+1] = dp[i][j];}if (p.charAt(j) == '*') {if (p.charAt(j-1) != s.charAt(i) && p.charAt(j-1) != '.') {dp[i+1][j+1] = dp[i+1][j-1];} else {dp[i+1][j+1] = (dp[i+1][j] || dp[i][j+1] || dp[i+1][j-1]);}}}}return dp[s.length()][p.length()];
}
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12. 表示数值的字符串

剑指offer: 表示数值的字符串 请实现一个函数用来判断字符串是否表示数值（包括整数和小数）。例如，字符串”+100″,”5e2″,”-123″,”3.1416″和”-1E-16″都表示数值。 但是”12e”,”1a3.14″,”1.2.3″,”+-5″和”12e+4.3″都不是。

设置三个标志符分别记录“+/-”、“e/E”和“.”是否出现过。

public class Solution {public boolean isNumeric(char[] str) {int len = str.length;boolean sign = false, decimal = false, hasE = false;for(int i = 0; i < len; i++){if(str[i] == '+' || str[i] == '-'){if(!sign && i > 0 && str[i-1] != 'e' && str[i-1] != 'E')return false;if(sign && str[i-1] != 'e' && str[i-1] != 'E')return false;sign = true;}else if(str[i] == 'e' || str[i] == 'E'){if(i == len - 1)return false;if(hasE)return false;hasE = true;}else if(str[i] == '.'){if(hasE || decimal)return false;decimal = true;}else if(str[i] < '0' || str[i] > '9')return false;}return true;}
}
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13. 字符流中第一个不重复的字符

剑指offer: 字符流中第一个不重复的字符 请实现一个函数用来找出字符流中第一个只出现一次的字符。例如，当从字符流中只读出前两个字符”go”时，第一个只出现一次的字符是”g”。当从该字符流中读出前六个字符“google”时，第一个只出现一次的字符是”l”。

用一个哈希表来存储每个字符及其出现的次数，另外用一个字符串 s 来保存字符流中字符的顺序。

import java.util.HashMap;
public class Solution {HashMap<Character, Integer> map = new HashMap<Character, Integer>();StringBuffer s = new StringBuffer();//Insert one char from stringstreampublic void Insert(char ch){s.append(ch);if(map.containsKey(ch)){map.put(ch, map.get(ch)+1);}else{map.put(ch, 1);}}//return the first appearence once char in current stringstreampublic char FirstAppearingOnce(){for(int i = 0; i < s.length(); i++){if(map.get(s.charAt(i)) == 1)return s.charAt(i);}return '#';}
}
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