Problem 4：替换空格（字符串）

一、题目描述

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。
注：用%20替换的原因，空格在ASCII码中的序号为32，用十六进制表示为0x20。

二、思路分析

参考剑指offer上的说明，需要考虑操作是原地（in place）操作还是新建字符串操作。以原地操作为例，首先考虑最直观的方法-从前往后依次替换。在第一个空格处，空格替换为%20，空格之后的字符全部右移三个位置。同理，第一次移动后，向后遍历，在第二个空格处继续将后边字符移动。

从算法角度分析，设输入规模为n，我们需要循环遍历字符串中空格（循环中，判断是否为空的操作执行n次），在每个空格处，进行字符移动操作，每个字符的移动又相当于一次循环。因此，总的运行效率为

$$ O（n^2） $$

直接遍历移动的方法效率太低，因此，考虑其他方法。
方法1：
考虑比Sting高效的字符串操作工具-StringBuffer，同样使用之前的直接遍历的方法，但是对比发现，不需要重复移动，每次判断执行一次操作，共执行n此判断，效率为O(n)
方法2：
不使用StringBuffer，参考剑指offer书上的方法，在原字符串上进行操作，利用两条指针进行数据移动的思路，具体见方法2代码。（注意倒序复制提高效率的思路）

三、Java实现

方法1源程序：

package jz_offer;

public class problem04 {
    public static String spaceReplace(String str) {
        StringBuffer newStr=new StringBuffer();
        int length=str.length();
        //特殊情况，
        if(str==null)
            return null;
        
        for(int i=0;i<length;i++) {
            if(str.charAt(i)==' ') {
                newStr.append("%20");            
            }else {
                newStr.append(str.charAt(i));
            }
        }
        return newStr.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub

        //包含空格-：前-后-中-连续空格
        String str1 = " Wearehappy";
        String str2 = "Wearehappy ";
        String str3 = "We are happy";
        String str4 = "We   are   happy  ";
        //没有空格
        String str5="Wearehappy";
        //特殊输入测试：只有连续空格、只有一个空格、是null指针、是空字符串
        String str6="   ";
        String str7=" ";
        //String str8=null; //会出现NullPointerException（运行时异常）
        String str8="";
        
        String[] strArray=new String[] {str1,str2,str3,str4,str5,
                str6,str7,str8};
        for(int i=0;i<strArray.length;i++) {
            System.out.println(spaceReplace(strArray[i]));
        }        
    }
}

（2019/2/17 增加）注：特殊情况下原条件为str==null||length==0，后者为空字符串，输出应仍为空字符。因此后者应舍去，否则OJ会不通过（牛客测试）。

方法2部分程序：

//2、使用临时字符数组
public static String spaceReplace2(String str) {
    int length=str.length();    
    int spaceCount=0;
    for(int i=0;i<length;i++)
        if(str.charAt(i)==' ') {
            spaceCount++;
        }
    
    int newLength=length+spaceCount*2;
    char[] newStrArray=new char[newLength];
    //特殊情况
    if(str==null)
        return null;
    int j=newLength-1;
    for(int i=length-1;i>=0;i--) {
        if(str.charAt(i)==' ') {
            newStrArray[j]='0';
            newStrArray[j-1]='2';
            newStrArray[j-2]='%';
            j=j-3;
        }                
        else {
            newStrArray[j]=str.charAt(i);
            j--;
        }
    }
    return new String(newStrArray);
            
}