leetcode链接：剑指 Offer 05. 替换空格

题目描述

请实现一个函数，把字符串 s 中的每个空格替换成"%20"。

示例：

输入： s = "We are happy."
输出： "We%20are%20happy."

限制：

0 <= s的长度 <= 10000

解题思路

因为String类是不可变的
方法一：常规做法，使用StringBuilder类或StringBuffer类，遍历字符串中字符，遇到空格就将"%20"append入，其他字符保持不变，最后再转成String类，时间复杂度：O(n)空间复杂度：O(n)
方法二：模拟实现C++中的扩容机制，先统计有多少空格，再自己new一个char数组，大小为输入字符串的长度+空格数*2 然后遍历字符串中字符（这里从左到右或从右到左遍历都没有问题），遇到空格就将'%'、'2'、'0'三个字符加入到数组中，其他字符保持不变加入数组，最后转成String类，时间复杂度：O(n)空间复杂度：O(n)

代码实现

//常规法：
class Solution {
    public String replaceSpace(String s) {
        StringBuilder Str = new StringBuilder();
        for(int i = 0;i < s.length();i++){
            if( s.charAt(i) == ' '){
                Str.append("%20");
            }else{
                Str.append(s.charAt(i));
            }
        }
        return Str.toString();
    }
}

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//Java并不支持扩容，这个做法是模拟原地扩容,且从右往左遍历
class Solution {
    public String replaceSpace(String s) {
        //统计空格数
        int count  = 0;
        for(int i = 0; i < s.length(); i++){
            if(s.charAt(i) == ' '){
                count ++;
            }
        }
        //创建合适大小的char数组
        char[] Str = new char[s.length() + count * 2];
        // 从右往左遍历
        int r = Str.length - 1;
        for(int i = s.length() - 1; i >= 0; i--){
            // 从右往左移动字符与替换字符
            if(s.charAt(i) == ' '){
                Str[r--] = '0';
                Str[r--] = '2';
                Str[r--] = '%';
            }else{
                Str[r--] = s.charAt(i);
            }
        }
        return new String(Str);
    }
}

我的思考

题目的本意其实是让我们实现一遍replace()的功能，在此期间我们可以巩固String、StringBuilder、StringBuffer还要数组等知识点。

String、StringBuffer、StringBuilder 的区别？

可变性

String 是不可变的（后面会详细分析原因）。

StringBuilder 与 StringBuffer 都继承自 AbstractStringBuilder 类，在 AbstractStringBuilder 中也是使用字符数组保存字符串，不过没有使用 final 和 private 关键字修饰，最关键的是这个 AbstractStringBuilder 类还提供了很多修改字符串的方法比如 append 方法。

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
    char[] value;
    public AbstractStringBuilder append(String str) {
        if (str == null)
            return appendNull();
        int len = str.length();
        ensureCapacityInternal(count + len);
        str.getChars(0, len, value, count);
        count += len;
        return this;
    }
  	//...
}

线程安全性

String 中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，线程安全。AbstractStringBuilder 是 StringBuilder 与 StringBuffer 的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如 expandCapacity、append、insert、indexOf 等公共方法。StringBuffer 对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。StringBuilder 并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。

性能

每次对 String 类型进行改变的时候，都会生成一个新的 String 对象，然后将指针指向新的 String 对象。StringBuffer 每次都会对 StringBuffer 对象本身进行操作，而不是生成新的对象并改变对象引用。相同情况下使用 StringBuilder 相比使用 StringBuffer 仅能获得 10%~15% 左右的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。

对于三者使用的总结：

操作少量的数据: 适用 String
单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuilder
多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuffer

String 为什么是不可变的?

String 类中使用 final 关键字修饰字符数组来保存字符串

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    private final char value[];
	//...
}

被 final 关键字修饰的类不能被继承，修饰的方法不能被重写，修饰的变量是基本数据类型则值不能改变，修饰的变量是引用类型则不能再指向其他对象。因此，final 关键字修饰的数组保存字符串并不是 String 不可变的根本原因，因为这个数组保存的字符串是可变的（final 修饰引用类型变量的情况）。

String 真正不可变有下面几点原因：

保存字符串的数组被 final 修饰且为私有的，并且String 类没有提供/暴露修改这个字符串的方法。
String 类被 final 修饰导致其不能被继承，进而避免了子类破坏 String 不可变。

参考链接：JavaGuide
如何理解 String 类型值的不可变？ - 知乎提问

此文章是我的第三篇刷题总结，比较基础，希望能和大家一起学习，我也会努力更新《剑指offer》其他题目，加油！

【剑指 Offer II】 05. 替换空格