Cracking the coding interview--Q1.3

December 4, 2012
作者:Hawstein
出处:http://hawstein.com/posts/1.3.html
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题目

原文:

Design an algorithm and write code to remove the duplicate characters in a string without using any additional buffer. NOTE: One or two additional variables are fine. An extra copy of the array is not.

FOLLOW UP

Write the test cases for this method.

译文:

设计算法并写出代码移除字符串中重复的字符,不能使用额外的缓存空间。注意: 可以使用额外的一个或两个变量,但不允许额外再开一个数组拷贝。

进一步地,

为你的程序写测试用例。

解答

这道题目其实是要你就地(in place)将字符串中重复字符移除。你可以向面试官问清楚, 不能使用额外的一份数组拷贝是指根本就不允许开一个数组,还是说可以开一个固定大小, 与问题规模(即字符串长度)无关的数组。

如果根本就不允许你再开一个数组,只能用额外的一到两个变量。那么,你可以依次访问 这个数组的每个元素,每访问一个,就将该元素到字符串结尾的元素中相同的元素去掉( 比如置为’\0’).时间复杂度为O(n^2 ),代码如下:

void removeDuplicate(char s[])
{
    int len = strlen(s);
    if(len < 2) return;
    int p = 0;
    for(int i=0; i < len; ++i)
    {
        if(s[i] != '\0')
        {
            s[p++] = s[i];
            for(int j=i+1; j < len; ++j)
                if(s[j]==s[i])
                    s[j] = '\0';
        }
    }
    s[p] = '\0';
}

如果可以开一个固定大小,与问题规模(即字符串长度)无关的数组,那么可以用一个数组来 表征每个字符的出现(假设是ASCII字符,则数组大小为256),这样的话只需要遍历一遍字符 串即可,时间复杂度O(n)。代码如下:

void removeDuplicate(char s[])
{
    int len = strlen(s);
    if(len < 2) return;
    bool c[256];
    memset(c, 0, sizeof(c));
    int p = 0;
    for(int i=0; i < len; ++i)
    {
        if(!c[s[i]])
        {
            s[p++] = s[i];
            c[s[i]] = true;
        }
    }
    s[p] = '\0';    
}

如果字符集更小一些,比如只是a-z,即字符串里只包含小写字母,那么使用一个int变量中 的每一位来表征每个字符的出现,一样可以在O(n)的时间里移除重复字符,而且还不需要额 外开一个数组。代码如下:

void removeDuplicate(char s[])
{
    int len = strlen(s);
    if(len < 2) return;
    int check = 0, p = 0;
    for(int i=0; i < len; ++i)
    {
        int v = (int)(s[i]-'a');
        if((check & (1 << v))==0)
        {
            s[p++] = s[i];
            check |= (1 << v);
        }
    }
    s[p] = '\0';
}

测试用例:

  1. 不包含重复字符的字符串,比如:abcd
  2. 字符串全是重复字符,比如:aaaa
  3. 空字符串
  4. 重复字符连续出现,比如:aaabbb
  5. 重复字符不连续出现,比如:abababa

完整代码如下:

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

string removeDuplicate1(string s)
{
    int check = 0;
    int len = s.length();
    if(len < 2) return s;
    string str = "";
    for(int i=0; i<len; ++i)
    {
        int v = (int)(s[i]-'a');
        if((check & (1<<v)) == 0)
        {
            str += s[i];
            check |= (1<<v);
        }
    }
    return str;
}

string removeDuplicate2(string s)
{
    int len = s.length();
    if(len < 2) return s;
    string str = "";
    for(int i=0; i<len; ++i)
    {
        if(s[i] != '\0')
        {
            str += s[i];
            for(int j=i+1; j<len; ++j)
                if(s[j]==s[i])
                    s[j] = '\0';
        }
    }
    return str;
}

void removeDuplicate3(char s[])
{
    int len = strlen(s);
    if(len < 2) return;
    int p = 0;
    for(int i=0; i<len; ++i)
    {
        if(s[i] != '\0')
        {
            s[p++] = s[i];
            for(int j=i+1; j<len; ++j)
                if(s[j]==s[i])
                    s[j] = '\0';
        }
    }
    s[p] = '\0';
}

void removeDuplicate4(char s[])
{
    int len = strlen(s);
    if(len < 2) return;
    bool c[256];
    memset(c, 0, sizeof(c));
    int p = 0;
    for(int i=0; i<len; ++i)
    {
        if(!c[s[i]])
        {
            s[p++] = s[i];
            c[s[i]] = true;
        }
    }
    s[p] = '\0';    
}

void removeDuplicate5(char s[])
{
    int len = strlen(s);
    if(len < 2) return;
    int check = 0, p = 0;
    for(int i=0; i<len; ++i)
    {
        int v = (int)(s[i]-'a');
        if((check & (1<<v))==0)
        {
            s[p++] = s[i];
            check |= (1<<v);
        }
    }
    s[p] = '\0';
}
int main()
{
    string s1 = "abcde";
    string s2 = "aaabbb";
    string s3 = "";
    string s4 = "abababc";
    string s5 = "ccccc";
    cout<<removeDuplicate1(s1)<<" "<<removeDuplicate2(s1)<<endl;
    cout<<removeDuplicate1(s2)<<" "<<removeDuplicate2(s2)<<endl;
    cout<<removeDuplicate1(s3)<<" "<<removeDuplicate2(s3)<<endl;
    cout<<removeDuplicate1(s4)<<" "<<removeDuplicate2(s4)<<endl;
    cout<<removeDuplicate1(s5)<<" "<<removeDuplicate2(s5)<<endl;
    char ss1[] = "abcde";
    char ss2[] = "aaabbb";
    char ss3[] = "";
    char ss4[] = "abababc";
    char ss5[] = "ccccc";
    removeDuplicate5(ss1);
    removeDuplicate5(ss2);
    removeDuplicate5(ss3);
    removeDuplicate5(ss4);
    removeDuplicate5(ss5);
    cout<<ss1<<" "<<ss2<<" "<<ss3<<" "<<ss4<<" "<<ss5<<endl;
    return 0;
}

全书题解目录:

Cracking the coding interview–问题与解答

全书的C++代码托管在Github上:

https://github.com/Hawstein/cracking-the-coding-interview