Swift 数据结构与算法(50) + Leetcode125. 验证回文串Swift 数据结构与算法( ) + Le

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题目

如果在将所有大写字符转换为小写字符、并移除所有非字母数字字符之后，短语正着读和反着读都一样。则可以认为该短语是一个 回文串 。

字母和数字都属于字母数字字符。

给你一个字符串 s，如果它是 回文串 ，返回 true **；否则，返回 **false **。

示例 1：

输入: s = "A man, a plan, a canal: Panama"
输出： true
解释： "amanaplanacanalpanama" 是回文串。

示例 2：

输入： s = "race a car"
输出： false
解释： "raceacar" 不是回文串。

示例 3：

输入： s = " "
输出： true
解释： 在移除非字母数字字符之后，s 是一个空字符串 "" 。
由于空字符串正着反着读都一样，所以是回文串。

提示：

1 <= s.length <= 2 * 105
s 仅由可打印的 ASCII 字符组成

解题思路🙋🏻‍ ♀️

回文字符串是指一个字符串正向读取和反向读取都相同的字符串。简而言之，它是一个对称的字符串，您可以将其想象为沿其中心线对折，两边都是相同的。

例如：

"radar" - 如果您从左到右读或从右到左读，都是 "radar"。
"level" - 同样地，无论您如何读它，它都是 "level"。
"deified" - 正向和反向都是 "deified"。
"A man, a plan, a canal, Panama!" - 如果您移除所有的标点、空格并将大写字母转换为小写，您会得到 "amanaplanacanalpanama"，这也是一个回文。

回文不仅限于英文。许多语言和文化都有自己的回文短语、诗歌和故事。

回文在计算机科学中也有其应用，特别是在字符串处理中，例如在 DNA 序列分析中查找回文序列，这些序列在生物学中有特殊的意义。

1. 题目分析

题目要求: 题目给定了一个字符串 s，要求我们判断它是否是一个回文串。在判断之前，我们需要执行以下步骤：

将所有大写字符转换为小写字符
移除所有非字母数字字符

函数的返回值应该是一个布尔值，表示字符串是否是回文串。

题目类型: 这是一个字符串处理题目，更具体地说，它与回文字符串识别有关。

常用套路: 对于这种类型的题目，常用的解题套路是使用双指针技术。一个指针从字符串的开头开始，另一个指针从字符串的末尾开始。我们比较这两个指针指向的字符，如果它们都是相同的，我们就移动指针继续比较，直到两个指针相遇或交叉。

2. 解题思路和演示

思路:

将输入的字符串转换为小写。
使用两个指针，一个从字符串的开头开始，另一个从字符串的末尾开始。
移动指针，直到它们指向字母或数字字符。
比较这两个指针指向的字符。如果它们不同，返回 false。
如果所有的字符都匹配，返回 true。

演示:

考虑例子 s = "A man, a plan, a canal: Panama"：

转换为小写: s = "a man, a plan, a canal: panama"
使用双指针技术，初始化 left = 0 和 right = s.length - 1
移动 left 和 right 指针，直到它们指向字母或数字字符。
比较 s[left] 和 s[right]:
- 如果它们相同，继续移动指针。
- 如果它们不同，返回 false。
重复上述步骤，直到 left >= right。
如果所有字符都匹配，返回 true。

边界思考🤔

代码

func isPalindrome(_ s: String) -> Bool {
    // 将所有字符转换为小写
    let lowercased = s.lowercased()
    
    // 过滤字符串，只保留字母和数字
    let validChars = lowercased.filter { $0.isLetter || $0.isNumber }
    
    // 使用双指针技术检查字符串是否为回文
    var left = 0
    var right = validChars.count - 1
    
    while left < right {
        // 检查左右指针指向的字符是否相同
        if validChars[validChars.index(validChars.startIndex, offsetBy: left)] !=
            validChars[validChars.index(validChars.startIndex, offsetBy: right)] {
            return false
        }
        
        // 移动左右指针
        left += 1
        right -= 1
    }
    
    // 如果所有字符检查都通过，则为回文
    return true
}

时空复杂度分析

时间复杂度: O(n)

字符串的小写转换需要 O(n)。
过滤字符串也需要 O(n)。
使用双指针技术遍历字符串需要 O(n)。

因此，总的时间复杂度是 O(n)。

空间复杂度: O(n)

这是因为我们创建了一个 validChars 字符串来保存过滤后的字符。

错误与反思

问题：

代码没有考虑大小写。题目要求比较时不区分大小写，但代码会区分大小写。
代码没有移除非字母数字字符。题目要求只考虑字母和数字字符。

因此，你的函数可能会对某些输入返回错误的结果。

分析：当你编写代码时，可能主要关注了如何确定字符串是否为回文，而忽略了题目的其他要求。这是一个常见的错误，尤其是当我们对某个概念或技术（如双指针）非常熟悉时，我们可能会过于关注这个技术，而忽略其他细节。

如何避免：

仔细阅读题目：确保你理解了所有的要求和限制。
列出步骤：在开始编写代码之前，先列出处理输入数据的所有步骤。
测试：在提交答案之前，使用各种测试用例，特别是边界情况，测试你的代码。

修复代码：为了修复这个问题，我们需要添加额外的逻辑来处理大小写和非字母数字字符。可以考虑使用 Swift 的 lowercased() 方法和 isLetter、isNumber 属性。

这行代码是 Swift 语言中的一种简洁、函数式编程写法。它使用了 Swift 的 filter 方法，这是 String 和 Array 等集合类型的一个方法。filter 方法的目的是根据某个条件筛选集合中的元素。

让我们一步步地分解这行代码：

filter 方法:
- filter 接收一个闭包作为参数。这个闭包定义了筛选条件。
- 对于集合中的每一个元素，这个闭包都会被调用，并传入当前的元素作为参数。
- 如果闭包返回 true，那么这个元素会被包含在筛选后的结果中。如果返回 false，则不会。
闭包 { $0.isLetter || $0.isNumber }:
- 在这个闭包中，$0 代表当前正在被筛选的元素。
- .isLetter 是 Character 的一个属性，它返回一个布尔值，表示这个字符是否是一个字母。
- .isNumber 同样是 Character 的一个属性，它返回一个布尔值，表示这个字符是否是一个数字。
- || 是一个逻辑"或"运算符，所以整个闭包的意思是：如果这个字符是一个字母或一个数字，返回 true，否则返回 false。

所以，validChars 将会是一个只包含字母和数字的新字符串，所有其他字符都会被过滤掉。

例如，如果 lowercased 是 "a man, a plan, a canal: panama"，那么 validChars 将会是 "amanaplanacanalpanama"。

概念

使用场景与应用

2. 关键概念及其应用

关键概念:

字符串处理: 如何转换、过滤和处理字符串是本题的核心。
双指针技术: 这是一种常见的技术，用于有效地遍历和比较字符串或数组。

实际应用:

搜索引擎：搜索引擎需要处理和比较大量的文本数据。例如，过滤和转换文本是构建搜索索引的关键步骤。
- 技术点：文本预处理、文本比较、索引构建。
文本编辑器：文本编辑器或 IDEs 可能会提供回文检查或其他文本分析功能。
- 技术点：文本解析、字符串操作、用户界面设计。

3. iOS app 开发的实际使用场景

输入验证：在用户输入数据（如用户名、密码、电子邮件地址等）时，app 需要验证输入内容。字符串处理和验证是这里的关键。
- 示例：密码强度检查、电子邮件格式验证。
搜索功能：许多 iOS apps 提供内部搜索功能，允许用户搜索内容。
- 示例：在记事本 app 中搜索特定的文本、在音乐 app 中搜索歌曲。
- 技术点：字符串比较、数据过滤、用户界面更新。
文本格式化：在显示内容或接收用户输入时，app 可能需要格式化文本（如日期、货币、数字等）。
- 示例：将日期从 "YYYY-MM-DD" 格式转换为 "MM/DD/YYYY"、货币格式化。
- 技术点：字符串转换、区域设置处理、用户界面更新。