剑指Offer面试题：3.替换空格
一、题目：替换空格
题目：请实现一个函数，把字符串中的每个空格替换成"%20"。例如输入“We are happy.”，则输出“We%20are%20happy.”。
在网络编程中，如果URL参数中含有特殊字符，如空格、'#'等，可能导致服务器端无法获得正确的参数值。我们需要将这些特殊符号转换成服务器可以识别的字符。转换的规则是在'%'后面跟上ASCII码的两位十六进制的表示。比如空格的ASCII码是32，即十六进制的0x20，因此空格被替换成"%20"。再比如'#'的ASCII码为35，即十六进制的0x23，它在URL中被替换为"%23"。
二、解题思路
2.1 O(n2)的解法
最直观的做法是从头到尾扫描字符串，每一次碰到空格字符的时候做替换。由于是把1个字符替换成3个字符，我们必须要把空格后面所有的字符都后移两个字节，否则就有两个字符被覆盖了。下图展示了从前往后把字符串中的空格替换成'%20'的过程：
假设字符串的长度是n。对每个空格字符，需要移动后面O(n)个字符，因此对含有O(n)个空格字符的字符串而言总的时间效率是O(n2)。
2.2 O(n)的解法
Step1.先遍历一次字符串，这样就能统计出字符串中空格的总数，并可以由此计算出替换之后的字符串的总长度。
以前面的字符串"We arehappy."为例，"We are happy."这个字符串的长度是14（包括结尾符号'\0'），里面有两个空格，因此替换之后字符串的长度是18。
Step2.从字符串的后面开始复制和替换。
准备两个指针，P1和P2。P1指向原始字符串的末尾，而P2指向替换之后的字符串的末尾。接下来向前移动指针P1，逐个把它指向的字符复制到P2指向的位置，直到碰到第一个空格为止。接着向前复制，直到碰到第二、三或第n个空格。
从上面的分析我们可以看出，所有的字符都只复制（移动）一次，因此这个算法的时间效率是O(n)，比第一个思路要快。
三、解决问题
3.1 代码实现
public static void ReplaceBlank(char[] target, int maxLength) { if (target == null || maxLength <= 0) { return; } // originalLength 为字符串target的实际长度 int originalLength = 0; int blankCount = 0; int i = 0; while (target[i] != '\0') { originalLength++; // 计算空格数量 if (target[i] == ' ') { blankCount++; } i++; } // newLength 为把空格替换成'%20'之后的长度 int newLength = originalLength + 2 * blankCount; if (newLength > maxLength) { return; } // 设置两个指针，一个指向原始字符串的末尾，另一个指向替换之后的字符串的末尾 int indexOfOriginal = originalLength; int indexOfNew = newLength; while (indexOfOriginal >= 0 && indexOfNew >= 0) { if (target[indexOfOriginal] == ' ') { target[indexOfNew--] = '0'; target[indexOfNew--] = '2'; target[indexOfNew--] = '%'; } else { target[indexOfNew--] = target[indexOfOriginal]; } indexOfOriginal--; } }
3.2 单元测试
由于C#语言的特殊性，这里在测试初始化时做了一些特殊处理操作：
const int maxLength = 100; char[] target = new char[maxLength]; // Pre-Test [TestInitialize] public void ReplaceBlankInitialize() { for (int i = 0; i < maxLength; i++) { target[i] = '\0'; } } public char[] GenerateNewTarget() { int length = 0; for (int i = 0; i < maxLength && target[i] != '\0'; i++) { length++; } char[] newTarget = new char[length]; for (int i = 0; i < maxLength && target[i] != '\0'; i++) { newTarget[i] = target[i]; } return newTarget; }
（1）Test1:空格在句子中间
// Test1:空格在句子中间 [TestMethod] public void ReplaceBlankTest1() { // "hello world" target[0] = 'h'; target[1] = 'e'; target[2] = 'l'; target[3] = 'l'; target[4] = 'o'; target[5] = ' '; target[6] = 'w'; target[7] = 'o'; target[8] = 'r'; target[9] = 'l'; target[10] = 'd'; Program.ReplaceBlank(target, maxLength); string compared = new string(this.GenerateNewTarget()); string expected = "hello%20world"; Assert.AreEqual(compared, expected); }
（2）Test2:空格在句子开头
// Test2:空格在句子开头 [TestMethod] public void ReplaceBlankTest2() { // " helloworld" target[0] = ' '; target[1] = 'h'; target[2] = 'e'; target[3] = 'l'; target[4] = 'l'; target[5] = 'o'; target[6] = 'w'; target[7] = 'o'; target[8] = 'r'; target[9] = 'l'; target[10] = 'd'; Program.ReplaceBlank(target, maxLength); string compared = new string(this.GenerateNewTarget()); string expected = "%20helloworld"; Assert.AreEqual(compared, expected); }
（3）Test3:空格在句子末尾
// Test3:空格在句子末尾 [TestMethod] public void ReplaceBlankTest3() { // "helloworld " target[0] = 'h'; target[1] = 'e'; target[2] = 'l'; target[3] = 'l'; target[4] = 'o'; target[5] = 'w'; target[6] = 'o'; target[7] = 'r'; target[8] = 'l'; target[9] = 'd'; target[10] = ' '; Program.ReplaceBlank(target, maxLength); string compared = new string(this.GenerateNewTarget()); string expected = "helloworld%20"; Assert.AreEqual(compared, expected); }
（4）Test4:连续有两个空格
// Test4:连续有两个空格 [TestMethod] public void ReplaceBlankTest4() { // "helloworld " target[0] = 'h'; target[1] = 'e'; target[2] = 'l'; target[3] = 'l'; target[4] = 'o'; target[5] = ' '; target[6] = ' '; target[7] = 'w'; target[8] = 'o'; target[9] = 'r'; target[10] = 'l'; target[11] = 'd'; Program.ReplaceBlank(target, maxLength); string compared = new string(this.GenerateNewTarget()); string expected = "hello%20%20world"; Assert.AreEqual(compared, expected); }
（5）Test5:传入NULL
// Test5:传入NULL [TestMethod] public void ReplaceBlankTest5() { target = null; Program.ReplaceBlank(target, 0); char[] expected = null; Assert.AreEqual(target, expected); }
（6）Test6:传入内容为空的字符串
// Test6:传入内容为空的字符串 [TestMethod] public void ReplaceBlankTest6() { // "" Program.ReplaceBlank(target, maxLength); string compared = new string(this.GenerateNewTarget()); string expected = ""; Assert.AreEqual(compared, expected); }
（7）Test7:传入内容为一个空格的字符串
// Test7:传入内容为一个空格的字符串 [TestMethod] public void ReplaceBlankTest7() { // " " target[0] = ' '; Program.ReplaceBlank(target, maxLength); string compared = new string(this.GenerateNewTarget()); string expected = "%20"; Assert.AreEqual(compared, expected); }
（8）Test8:传入的字符串没有空格
// Test8:传入的字符串没有空格 [TestMethod] public void ReplaceBlankTest8() { // "helloworld " target[0] = 'h'; target[1] = 'e'; target[2] = 'l'; target[3] = 'l'; target[4] = 'o'; target[5] = 'w'; target[6] = 'o'; target[7] = 'r'; target[8] = 'l'; target[9] = 'd'; Program.ReplaceBlank(target, maxLength); string compared = new string(this.GenerateNewTarget()); string expected = "helloworld"; Assert.AreEqual(compared, expected); }
（9）Test9:传入的字符串全是空格
// Test9:传入的字符串全是空格 [TestMethod] public void ReplaceBlankTest9() { // " " target[0] = ' '; target[1] = ' '; target[2] = ' '; target[3] = ' '; target[4] = ' '; Program.ReplaceBlank(target, maxLength); string compared = new string(this.GenerateNewTarget()); string expected = "%20%20%20%20%20"; Assert.AreEqual(compared, expected); }
单元测试结果如下图所示：
正文到此结束
