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LC151字符串字符串 · 双指针 · 空格压缩 · 整体反转 + 局部反转模式串自救地图

反转字符串中的单词

给定字符串 s,反转单词顺序,删除首尾空格、压缩连续空格。例:" hello world " → "world hello"

题目是什么

给定字符串 s,反转单词顺序,删除首尾空格、压缩连续空格。例:" hello world " → "world hello"

解决什么问题

已匹配前缀的哪个后缀还能继续充当模式串前缀?

核心结论

工程版 strings.Fields + 双指针反转数组;follow-up 原地:压缩空格 → 整体反转 → 逐词反转。

01交互算法精讲

先说结论:这道题到底解决什么

怎样从“给定字符串 s,反转单词顺序,删除首尾空格、压缩连续空格。例:" hello world " → "world hello"”推导出 字符串 · 双指针 · 空格压缩 · 整体反转 + 局部反转,并证明每次状态变化都不会漏掉答案?

中心结论:工程版 strings.Fields + 双指针反转数组;follow-up 原地:压缩空格 → 整体反转 → 逐词反转。

读完必须能回答
  1. 1.暴力方案在哪里重复计算,为什么仍然是正确基线?
  2. 2.已匹配前缀的哪个后缀还能继续充当模式串前缀?
  3. 3.不变量“压缩空格后无首尾空格,单词间仅一个空格。”为什么能保证算法安全前进?
02交互算法精讲

完整题目与题意拆解

给定一个字符串,逐个翻转字符串中的每个单词。

无空格字符构成一个单词。 输入字符串可以在前面或者后面包含多余的空格,但是反转后的字符不能包括。 如果两个单词间有多余的空格,将反转后单词间的空格减少到只含一个。

请选用 C 语言的用户尝试使用 O(1) 额外空间复杂度的原地解法。

在本站主例中,给定字符串 s,反转单词顺序,删除首尾空格、压缩连续空格。例:" hello world " → "world hello"

算法最终需要得到或观察:"world hello"(多空格样例)或 "blue is sky the"(干净样例)。

把题目翻译成状态
  • 输入:给定字符串 s,反转单词顺序,删除首尾空格、压缩连续空格。例:" hello world " → "world hello"
  • 机器需要维护:clean 阶段 fast/slow/needSpace;reverse 阶段 left/right;scan 阶段 wordStart/wordEnd;output 当前字符串。
  • 最终可观察结果:"world hello"(多空格样例)或 "blue is sky the"(干净样例)。
动画 1 · 题意扫描

先看清算法到底要维护什么

先建立输入、目标、输出和第一批状态,不急着进入模板。

Step 1/20%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

原句: hello world

正在加载算法场景...
03交互算法精讲

第一层方案:暴力做法

每次失配都换起点并从 needle[0] 开始,会丢掉已经确认的前缀;LPS 保存可复用的最长相等真前后缀。

暴力方案的价值是确认题意并提供正确性基线。它通常会覆盖所有候选, 但没有保存已经确认的信息,因此同一状态会被重新计算。

动画 2 · 暴力重复

重复工作究竟发生在哪里

把重复读取或重复搜索的区域明确标出,再决定优化必须保存什么。

Step 1/20%
先做对:建立暴力基线枚举所有候选并完整验证

原句: hello world

正在加载算法场景...
优化方向:工程版 strings.Fields + 双指针反转数组;follow-up 原地:压缩空格 → 整体反转 → 逐词反转。
04交互算法精讲

整体地图:先做什么,再做什么

  1. 1建模把输入翻译成“模式串自救地图”,明确答案需要观察什么。
  2. 2状态只维护 clean 阶段 fast/slow/needSpace;reverse 阶段 left/right;scan 阶段 wordStart/wordEnd;output 当前字符串。
  3. 3转移每一步按照 工程版 strings.Fields + 双指针反转数组;follow-up 原地:压缩空格 → 整体反转 → 逐词反转。
  4. 4收尾读取 "world hello"(多空格样例)或 "blue is sky the"(干净样例)。,并复核边界与复杂度。
05交互算法精讲

模式串自救地图:核心概念

失配不是清零,而是把模式串移动到下一个仍可能成功的位置。

这道题不是为了记住一个组件名称,而是为了让状态具有可解释的语义:clean 阶段 fast/slow/needSpace;reverse 阶段 left/right;scan 阶段 wordStart/wordEnd;output 当前字符串。

核心不变量
  • 压缩空格后无首尾空格,单词间仅一个空格。
  • 整体反转改变词序;逐词反转恢复词内顺序。
  • 两次反转组合 = 词序反转、词内不变。
动画 3 · 核心概念

建立“模式串自救地图”心智模型

用主例建立核心状态,先预测下一步,再公开正确分支和理由。

Step 1/30%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

原句: hello world

正在加载算法场景...
06交互算法精讲

核心机制:状态如何一步步变化

给出一个中间有空格分隔的字符串,要求把这个字符串按照单词的维度前后翻转。 依照题意,先把字符串按照空格分隔成每个小单词,然后把单词前后翻转,最后再把每个单词中间添加空格。

工程版 strings.Fields + 双指针反转数组;follow-up 原地:压缩空格 → 整体反转 → 逐词反转。

执行过程中持续维护:clean 阶段 fast/slow/needSpace;reverse 阶段 left/right;scan 阶段 wordStart/wordEnd;output 当前字符串。

正确性依赖以下不变量:压缩空格后无首尾空格,单词间仅一个空格。;整体反转改变词序;逐词反转恢复词内顺序。;两次反转组合 = 词序反转、词内不变。

面试时可以压缩为:工程:strings.Fields + 双指针反转 + Join,O(n) 时间 O(n) 空间。follow-up:[]byte 原地压缩空格、整体反转、逐词反转,O(n) 时间 O(1) 额外空间。

落到当前题,执行机制可以压缩为:工程版 strings.Fields + 双指针反转数组;follow-up 原地:压缩空格 → 整体反转 → 逐词反转。每一次更新都必须保持核心不变量,而不是只让样例碰巧得到正确答案。

动画 4 · 机制构建

一次状态转移为什么成立

集中观察一次选择、计算和状态写回,让变量变化与原因同时出现。

Step 1/40%
交换 words[0] 与 words[1]swap

当前序列: world hello

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07交互算法精讲

正确性证明:为什么不会漏答案

初始化

初始化:算法开始时,全部合法候选仍在状态表示范围内;压缩空格后无首尾空格,单词间仅一个空格。

保持

保持:执行“工程版 strings.Fields + 双指针反转数组;follow-up 原地:压缩空格 → 整体反转 → 逐词反转。”时,只删除已经能证明不可能的候选,并把新信息写回 clean 阶段 fast/slow/needSpace;reverse 阶段 left/right;scan 阶段 wordStart/wordEnd;output 当前字符串。

终止

终止:没有待处理状态或达到命中条件时,当前可观察结果就是“"world hello"(多空格样例)或 "blue is sky the"(干净样例)。”。

正确性抓手不是“样例跑通”,而是每一帧结束后仍能复述:压缩空格后无首尾空格,单词间仅一个空格。;整体反转改变词序;逐词反转恢复词内顺序。;两次反转组合 = 词序反转、词内不变。
08交互算法精讲

完整执行过程

  1. 1题目与输入给定字符串 s,反转单词顺序,删除首尾空格、压缩连续空格。例:" hello world " → "world hello" 因为:工程版 strings.Fields + 双指针反转数组;follow-up 原地:压缩空格 → 整体反转 → 逐词反转。
  2. 2分割单词后双指针交换先 split 再去多余空格。 因为:反转单词顺序。
  3. 3交换 words[0] 与 words[1]双指针向内交换。 因为:O(n) 原地反转数组。
  4. 4结果 'world hello'join 单词。 因为:也可以先 reverse 整个串再 reverse 每个单词。
  5. 5分割单词后双指针交换先 split 再去多余空格。 因为:反转单词顺序。
  6. 6预测下一步先不要看下一帧——根据当前不变量,预测算法接下来会怎么动。 因为:主动预测会暴露你对不变量的真实理解,比被动看动画有效得多。
  7. 7收尾与复杂度"world hello"(多空格样例)或 "blue is sky the"(干净样例)。 因为:时间 O(n) · 空间 O(n) 工程版 · O(1) follow-up 额外空间。工程版 strings.Fields + 双指针反转数组;follow-up 原地:压缩空格 → 整体反转 → 逐词反转。
动画 5 · 完整执行

从输入完整走到可观察结果

从主例第一帧运行到答案,时间轴始终显示当前状态、因果解释和下一步。

Step 1/70%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

原句: hello world

正在加载算法场景...
09交互算法精讲

把动画和 Go 代码逐行对应

代码窗口不会按容易漂移的固定数字行号硬绑动画,而是根据当前语义阶段, 在完整 Go 实现中定位选择、计算、写回或返回分支。当前变量与高亮行一起变化。

动画 6 · 代码映射

让每个动作都落到 Go 分支

重新执行关键分支,只显示当前代码附近窗口,并说明这行为什么在此刻运行。

Step 1/50%
分割单词后双指针交换words = split(trim)

原句: hello world

正在加载算法场景...
10交互算法精讲

完整 Go 提交代码与最小测试

完整 Go 解法
import "strings"

func reverseWords(s string) string {
	ss := strings.Fields(s)
	reverse(&ss, 0, len(ss)-1)
	return strings.Join(ss, " ")
}

func reverse(m *[]string, i int, j int) {
	for i <= j {
		(*m)[i], (*m)[j] = (*m)[j], (*m)[i]
		i++
		j--
	}
}
最小测试集合
func main() {
    // 1. 主例
    //    输入:mode="reverse-words", text="  hello   world  "
    //    期望:"world hello"(多空格样例)或 "blue is sky the"(干净样例)。
    //
    // 2. 失败 / 未命中
    //    检查:只 reverse 整串忘记逐词反转。
    //
    // 3. 边界
    //    空输入、单元素、最小合法规模,以及答案恰好落在边界的情况。
    //
    // 4. 迁移
    //    LC125 回文;LC14 前缀
}

Go 参考实现基于 halfrost/LeetCode-Go 的 MIT 许可代码整理,并按本站教学结构补充解释与动画映射。

11交互算法精讲

正确性与复杂度

时间复杂度 O(n)

执行过程中只保留仍可能影响答案的状态。工程版 strings.Fields + 双指针反转数组;follow-up 原地:压缩空格 → 整体反转 → 逐词反转。

空间复杂度 O(n) 工程版 · O(1) follow-up 额外空间

额外状态主要用于维护:clean 阶段 fast/slow/needSpace;reverse 阶段 left/right;scan 阶段 wordStart/wordEnd;output 当前字符串。

终局不变量
  • 压缩空格后无首尾空格,单词间仅一个空格。
  • 整体反转改变词序;逐词反转恢复词内顺序。
  • 两次反转组合 = 词序反转、词内不变。
12交互算法精讲

最容易写错的地方

错误 1

只 reverse 整串忘记逐词反转。

错误 2

忘记处理首尾空格和多空格。

错误 3

Go string 不可变,follow-up 需转 []byte。

错误 4

Split(" ") 未过滤空字符串。

边界复查

必须额外检查空输入、单元素、未命中或不可达情况,以及恰好落在边界的输入。

13交互算法精讲

最后复盘:带走逻辑链

  1. 1题意给定字符串 s,反转单词顺序,删除首尾空格、压缩连续空格。例:" hello world " → "world hello"
  2. 2重复每次失配都换起点并从 needle[0] 开始,会丢掉已经确认的前缀;LPS 保存可复用的最长相等真前后缀。
  3. 3优化工程版 strings.Fields + 双指针反转数组;follow-up 原地:压缩空格 → 整体反转 → 逐词反转。
  4. 4证明压缩空格后无首尾空格,单词间仅一个空格。;整体反转改变词序;逐词反转恢复词内顺序。;两次反转组合 = 词序反转、词内不变。
  5. 5复杂度时间 O(n),空间 O(n) 工程版 · O(1) follow-up 额外空间
面试表达:工程:strings.Fields + 双指针反转 + Join,O(n) 时间 O(n) 空间。follow-up:[]byte 原地压缩空格、整体反转、逐词反转,O(n) 时间 O(1) 额外空间。
迁移练习
  • LC125 回文
  • LC14 前缀