刷题前必学！字符串实战！用JavaScript学数据结构与算法

🧑‍💻JavaScript算法与数据结构-HowieCong

务必要熟悉JavaScript使用再来学！

一、基础算法技能

会根据基础算法技能去衍生问题

（1）反转字符串

• 反转字符串可以直接调用相关API即可

// 定义被反转的字符串
const str = 'howiecong'

// 定义反转后的字符串
const res = str.split('').reverse().join('')

console.log(res)// gnoceiwoh

（2）判断一个字符串是否是回文字符串

• 回文字符串，就是正着和倒着都是一样的字符串
• eg:'yessey'
• 编码实现：判定是否为回文字符串

function isPalindrome(str){
    // 先反转字符串
    const reversedStr = str.split('').reverse().join('')
    
    // 判断反转前后是否相等
    
    return reversedStr === str
}

• 回文字符串另一个特性：如果从中间位置分开，那么两边的子串在内容上是完全对称的，所以可以结合对称性来判断，编码实现如下：

function isPalindrome(str){
    // 字符串的长度
    const len = str.length
    
    // 遍历前半部分，判断和后半部分是否对称
    for(let i = 0 ; i < len/2; i++){
        if(str[i] !== str[len-i-1]){
            return false
        }
    }
    return true
}

二、真题分析

（1）回文字符串的衍生问题

原题：给定一个非空字符串s，最多删除一个字符，判断是否能成为回文字符串

示例：

输入: "aba"\
输出: True\
示例 2:\
输入: "abca"\
输出: True\
解释: 你可以删除c字符。\
注意: 字符串只包含从 a-z 的小写字母。字符串的最大长度是50000。

1.思路分析

• 字符串中如果有“回文”这个关键字，就要想到对称性和双指针
• 第一步：初始化两个指针，一个指向字符串头部，另一个指向尾部

• 第二步：如果两个指针相等，那么符合回文字符串对称性的要求

• 第三步：如果两个指针所指的字符不等，就不对称了，就可以尝试删除看看，分别在左指针字符和右指针字符进行跳过，看看区间在[left + 1,right]或[left,right - 1]的字符串是否回文，如果是的话，那么就意味着删掉被跳过的字符，整个字符串都回文

• 这里我们跳过了b，[left + 1，right]的区间就是[2,2],它对应c这个字符，单个字符一定回文，这样一来，删掉b之后，左右指针所指的内部区间是回文的，外部区间也是回文的

2.编码实现

const vaildPalindrome = function(s){
    // 字符串的长度
    const let = s.lenght

    // i左指针；j右指针
    let i = 0,j = len - 1;
        
    // 当左右指针满足对称时，一起向中间前进
    while(i < j && s[i] === s[j]){
        i++
        j--
    }
    
    // 判断跳过左指针元素后字符串是否回文
    if(isPalindrome9(i+1,j)){
        return true
    }
    
    // 判断跳过右指针元素后字符串是否回文
    if(isPalindrome9(i+1,j)){
        return true
    }
    
    // 根据方法，判断字符串是否回文
    function isPalindrome(st,ed){
        while(st < ed){
            if(s[st] !== s[ed]){
                return false
            }
            st++
            ed--
        }
        return true
    }
    // 默认返回false
    return false
}

（2）字符串匹配问题——正则表达式

原题：

设计一个支持以下两种操作的数据结构：\
void addWord(word)\
bool search(word)\
search(word) 可以搜索文字或正则表达式字符串，字符串只包含字母 . 或 a-z 。\
. 可以表示任何一个字母。

示例：

addWord("bad")\
addWord("dad")\
addWord("mad")\
search("pad") -> false\
search("bad") -> true\
search(".ad") -> true\
search("b..") -> true\
说明:\
你可以假设所有单词都是由小写字母 a-z 组成的。

1.思路分析

• 要求字符串可以被添加，也可以被搜索，这就意味着字符串在添加时一定要被存在某处，键值对存储，可以用Map（或对象字面量来模拟Map）
• 降低查找时的复杂度，可以考虑以字符串的长度为key，相同长度的字符串存在在一个数字中，可以提高后续定位的效率
• search这个API，既可以搜索文字，也可以搜索正则表达式，因此我们在搜索需要额外判断一个，传入是不是普通字符串，还是正则表达式，如果是普通字符串，可以直接Map查找是否有这个key，如果是正则表达式，则要创建一个正则表达式对象，判断Map相同长度的字符串，是否存在一个能够与这个正则相匹配

2.编码实现

// 构造函数
const WordDictionary = function(){
    // 初始化一个对象字面量，承担Map
    this.words = {}
}

// 添加字符串
WordDictionary.prototype.addword = function(word){
    // 如果字符串对应长度的数组已经存在，则只添加
    if(this.word[word.length]){
        this.words[words.lenght].push(word)
    }else{
        // 如果字符串对应长度的数组不存在，则只添加
        this.words[words.lenght] = [word]
    }
};

// 搜索方法
WordDictionary.prototype.search = function(word){
    // 如果字符串长度在Map中对应的数组根本不存在，可以判断字符串不存在
    if(!this.word[word.length]){
        return false
    }
    
    // 缓存目标字符串鹅长度
    const len = word.length
    
    // 如果字符串不包含'.'那么是普通字符串
    if(!word.includes('.')){
        // 定位到目标字符串长度一致的字符串数组，查找是否存在该字符串
        return this.words[len].includes(word)
    }
    
    // 否则是正则表达式，要先创建正则表达式
    const reg=  new RegExp(word)
    
    // 只要数组中有一个匹配正则表达式的字符串，就要返回true
    return this.words[len].some(item) => {
        return reg.test(item)
    }
};

（3）正则表达式——字符串与数字之间的转换问题

原题：

请你来实现一个 atoi 函数，使其能将字符串转换成整数。\
首先，该函数会根据需要丢弃无用的开头空格字符，直到寻找到第一个非空格的字符为止。\
当我们寻找到的第一个非空字符为正或者负号时，则将该符号与之后面尽可能多的连续数字组合起来，作为该整数的正负号；假如第一个非空字符是数字，则直接将其与之后连续的数字字符组合起来，形成整数。\
该字符串除了有效的整数部分之后也可能会存在多余的字符，这些字符可以被忽略，它们对于函数不应该造成影响。\
注意：假如该字符串中的第一个非空格字符不是一个有效整数字符、字符串为空或字符串仅包含空白字符时，则你的函数不需要进行转换。\
在任何情况下，若函数不能进行有效的转换时，请返回 0。

说明： 假设我们的环境只能存储 32 位大小的有符号整数，那么其数值范围为 [−2^31,  2^31 − 1]。如果数值超过这个范围，请返回  INT\_MAX (2^31 − 1) 或 INT\_MIN (−2^31) 。

示例：

示例 1:\
输入: "42"\
输出: 42

示例 2:\
输入: " -42"\
输出: -42\
解释: 第一个非空白字符为 '-', 它是一个负号。\
我们尽可能将负号与后面所有连续出现的数字组合起来，最后得到 -42 。

示例 3: 输入: "4193 with words"\
输出: 4193\
解释: 转换截止于数字 '3' ，因为它的下一个字符不为数字。

示例 4: 输入: "words and 987"\
输出: 0\
解释: 第一个非空字符是 'w', 但它不是数字或正、负号。 因此无法执行有效的转换。

示例 5:\
输入: "-91283472332"\
输出: -2147483648\
解释: 数字 "-91283472332" 超过 32 位有符号整数范围。因此返回 INT\_MIN (−2^31) 。

1.思路分析

• 该函数根据需要丢且无用的开头空格字符，直到寻找到第一个非空格的字符为止，允许字符串头部出现空格，但是你在处理的时候要想办法把它丢出去，不能干扰计算
• 当寻找到第一个非空字符为正或负号，则将该符号与之后面尽可能多的连续数字组合。作为该整数的正负号，允许字符串的第一个有效字符为“+”或者“-”，不要丢它出去，它的计算是有意义的
• 字符串除了有效的整数部分之后，也可能会存在多余的字符，这些字符可以被忽略，对于函数不应该造成影响，匹配的时候，连续整数之外的部分应该被消除
• 消除空格的两个方法：1.直接使用string的trim方法，它是js的一个原生方案，可以去除字符串的头尾空格 2.在匹配的时候，匹配空格，正则匹配符为\s*，意味着匹配0个或多个空格，但是不把它放在捕获组里——这种方法会加常用，正则匹配过程中，所有消除的动作都可以通过将匹配的结果排除在捕获组之外来实现

let str = '      +10086'
str.trim() // '+10086'

• 捕获组——就是正则表达式中被小括号括住的部分，在这道题里面，我们需要从字符串提取的只有+/-符号以及后面的数字而已，同时这个字符串需要满足 “可能存在的空格+正负号+数字字符串+其他字符内容” 才算合法

/\s*([-\+]?[0-9]*).*/

• 解释以下上方正则表达式

  • \s这个符号，意味着空字符，匹配回车、空格、换行等空白区域，这里，用来被匹配空格，这个符号，跟在其他符号后面，意味着前面这个符号可以出现0次或者多次，\s,这里的意思就是空格出现0次或者多次，都可以被匹配到
  • （）圈住的内容，就是我们要捕获额外存储的东西
  • []中的匹配符直接就是 或 的关系，就是只要匹配到其中一个就可以，这里因为+本身是一个特殊作用的正则匹配符，要让它回到+字符，所以用\来完成转义
  • [0-9]*就意味这恶0-9的整数，能匹配到0个和多个就能匹配成功
  • .这个是任意字符的意思，.*用于字符串尾部匹配非数字的任意字符，是被排除捕获组之外的，也不会被额外存储

• 获得捕获结果

  • JS正则里面，test()方法返回是一个布尔值，单纯判断“是否匹配”，要想获取匹配的结果，需要调match()方法：

  const reg = /\s*([-\+]?[0-9]*).*/
  const groups = str.match(reg)

  • match()方法是一个字符串中执行查找匹配的String方法，返回一个数组，未匹配会返回null
  • 如果正则表达式尾部有g标志，match()会返回与完整正则表达式匹配的所有结果，但不会返回捕获组
  • 这里没有g标志，match返回第一个完整匹配（作为数组的第0项）及其相关的捕获组（作为数组的第1及第1+项）
  • 因此可以从group[1]拿到我们捕获的结果
• 判断卡口的最后一步，就是捕获的结果转换为数字，看看也没有超出题目要求的范围

2.编码实现

// 入参是一个字符串
const myAtoi = function(str){
    // 编写正则表达式
    const reg = /\s*([-\+]?[0-9]*).*/
    // 得到捕获组
    const groups = str.match(reg)
    // 计算最大值
    const max = Math.pow(2,31) - 1
    // 计算最小值
    const min = -max - 1
    // targetNum 用于存储转化出来的数字
    let targetNum = 0
    // 如果匹配成功
    if(groups){
        // 尝试转化捕获到的结构
        targetNum = +groups[1]
        // 即便成功，也可能出现非数字的情况，比如就一个+
        if(isNaN(targetNum)){
            // 不能进行有效的转换时，请返回0
            targetNum = 0
        }
    }
    
    // 卡口判断
    if(targetNum > max){
        return max
    }else if(targetNum < min){
        return min
    }
    
    //返回转换结果
    return targetNum
}

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