剑指offer-43、左旋转字符串

题⽬描述

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！

思路及解答

这道题⽬的意思就是将前⾯ n 位，移动到后⾯，那么我们可以直接从第 n+1 位开始，遍历到最后⼀个，再拼接上前⾯ n 个。

暴力移位

通过k次单步左移实现循环左移。将第一个字符保存，其余字符前移，最后字符放到末尾

java 复制代码

public class Solution {

    public String leftRotateString(String str, int n) {
        if (str == null || str.length() == 0 || n <= 0) {
            return str;
        }
        
        char[] chars = str.toCharArray();
        int len = chars.length;
        n %= len; // 处理n大于字符串长度的情况
        
        // 执行n次单步左移
        for (int k = 0; k < n; k++) {
            // 单步左移：保存首字符，其余前移，最后放回首字符
            char firstChar = chars[0];
            for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
                chars[i] = chars[i + 1];
            }
            chars[len - 1] = firstChar;
        }
        
        return new String(chars);
    }
}

时间复杂度：O(k×n)，其中k为移动次数，n为字符串长度
空间复杂度：O(1)，只使用固定额外空间

字符串切片法（推荐）

值得注意的是， n 可能⼤于 str 的⻓度，那么这种情况下我们应该先对 str 的⻓度取余，保持严谨。即是： n = n % str.length(); 。

java 复制代码

public class Solution {

	public String LeftRotateString(String str, int n) {
		if (str == null || str.length() == 0 || n <= 0) {
            return str;
        }
		String ret = "";
		n = n % str.length();
		for (int i = n; i < str.length(); ++i) {
			ret += str.charAt(i);
		}
		
		for (int i = 0; i < n; ++i) {
			ret += str.charAt(i);
		}
		return ret;
	}

}

时间复杂度 O(n)
空间复杂度 O(n) 。

或者可以用substring 的API

java 复制代码

public class Solution {
    public String leftRotateString(String str, int n) {
        if (str == null || str.length() == 0 || n <= 0) {
            return str;
        }
        
        int len = str.length();
        n %= len; // 处理n大于字符串长度的情况
        
        // 直接截取并拼接：后部分 + 前部分
        return str.substring(n) + str.substring(0, n);
    }
}

时间复杂度：O(n)，substring操作需要线性时间
空间复杂度：O(n)，创建新的字符串对象

三次反转（数学优美）

利用数学规律：BA = (A'B')'，通过三次反转实现循环左移。

分别反转前n位、剩余部分，最后整体反转

java 复制代码

public class Solution {

    public String leftRotateString(String str, int n) {
        if (str == null || str.length() == 0 || n <= 0) {
            return str;
        }
        
        char[] chars = str.toCharArray();
        int len = chars.length;
        n %= len;
        
        if (n == 0) return str; // 移动0位直接返回
        
        // 第一步：反转前n个字符
        reverse(chars, 0, n - 1);
        // 第二步：反转剩余字符
        reverse(chars, n, len - 1);
        // 第三步：整体反转
        reverse(chars, 0, len - 1);
        
        return new String(chars);
    }
    
    /**
     * 反转字符数组中指定范围的字符
     * @param chars 字符数组
     * @param start 起始索引
     * @param end 结束索引
     */
    private void reverse(char[] chars, int start, int end) {
        while (start < end) {
            // 交换首尾字符
            char temp = chars[start];
            chars[start] = chars[end];
            chars[end] = temp;
            start++;
            end--;
        }
    }
}

时间复杂度：O(n)，每个字符被访问两次
空间复杂度：O(1)，原地操作，只使用常数空间