【双指针的“分段魔法”】LeetCode 541 题〈Reverse String II〉从草稿纸到浏览器可视化，一篇全吃透

作者：前端SY
日期：2025-09-07
关键词：字符串模拟、双指针、分段反转、力扣 541、JavaScript

一、开场白：Easy 标签 ≠ 闭眼过

541 题在力扣被标为 Easy，但首刷通过率常年低于 55%。原因在于“自然语言”转“代码”的歧义太多：

到底是“每隔 k 个就反转 k 个”，还是“每 2k 个只反转前 k 个”？
剩余字符「不足 k」和「k~2k 之间」处理方式一样吗？
索引从 0 还是 1 开始？右边界开闭如何选？

今天这篇超长技术博客，带你从“读题、画图、写码、调边界、做可视化、再延伸到工程化”六步，把 541 题磨成肌肉记忆。

二、题目精读：把“每 2k”翻译成程序员语言

给定字符串 s 与整数 k，从开头算起每计数至 2k 个字符，就反转这 2k 字符中的前 k 个，其余字符不足 k 个时全部反转。

关键词拆解：

从开头 ⇒ 下标从 0 开始
每 2k 个 ⇒ 步长 2k，把数组切成若干 [i, i+2k) 段
只反转前 k 个 ⇒ 区间 [i, i+k)，后半段保持不动
不足 k ⇒ 剩余长度 <k，那么 [i, n-1] 全反；若 k≤剩余<2k 仍只反前 k

示例速览：
s = "abcdefg", k = 2

段划分：  [a b c d] [e f g]
前 k反：   b a c d   f e g
结果：     "bacdfeg"

三、算法框架：一次遍历 + 双指针局部反转

for i = 0; i < n; i += 2*k
    left  = i
    right = min(i+k-1, n-1)
    while left < right: swap(s[left], s[right])

时间复杂度：O(n) —— 每个字符最多被交换一次
空间复杂度：O(n) —— 为了可变性复制了一次数组（JS 字符串不可变）

四、代码逐行解剖（JavaScript）

/**
 * @param {string} s
 * @param {number} k
 * @return {string}
 */
var reverseStr = function(s, k) {
    const arr = s.split('');      // 1. 转可变数组
    const n = arr.length;

    for (let i = 0; i < n; i += 2 * k) {   // 2. 步长 2k
        let left = i;
        let right = Math.min(i + k - 1, n - 1); // 3. 右边界“闭”且防越界

        while (left < right) {              // 4. 经典双指针
            [arr[left], arr[right]] = [arr[right], arr[left]];
            left++;
            right--;
        }
    }
    return arr.join('');                    // 5. 拼回字符串
};

要点自测：

步长一定是 2*k 而非 k！
right 必须 min(i+k-1, n-1)，否则当 i+k>n 会少反或越界
交换后别忘了 left++ / right--，死循环常客

五、边界 Case 速查表（建议直接当单元测试）

用例	预期输出	说明
`''`, k=1	`''`	空串
`'a'`, k=1	`'a'`	单字符
`'abc'`, k=3	`'cba'`	剩余恰好 k
`'abc'`, k=5	`'cba'`	剩余 <k 全反
`'abcd'`, k=2	`'bacd'`	2k=4，只反前 2

在力扣“测试用例”栏一次性粘贴，可秒判边界是否漏写。

六、性能还能再榨吗？—— JS 引擎视角

split('') + join('') 会触发两次完整拷贝；
超长字符串（1e6）时 GC 压力陡增。
使用 Uint16Array 存 Unicode 码点，再 String.fromCharCode.apply 还原，可省 30% 内存、提速 ~25%。
Node ≥ 18 可直接 Buffer.from(s, 'utf16le')，在 C++ 层做 swap，真正的 O(1) 额外空间。

七、可视化：让面试官一眼看懂你的算法

<!doctype html>
<html>
<body>
<input id="k" type="range" min="1" max="10" value="2">
<pre id="out"></pre>
<script>
function reverseStr(s,k){
  const arr = [...s];          // 扩展运算符兼容 Unicode
  for (let i = 0; i < s.length; i += 2*k) {
    let l=i, r=Math.min(i+k-1, s.length-1);
    while(l<r){ [arr[l],arr[r]]=[arr[r],arr[l]]; l++; r--; }
  }
  return arr.join('');
}
const txt = 'JavaScript-Reverse-String-II';
k.oninput = () => out.textContent = reverseStr(txt, +k.value);
out.textContent = reverseStr(txt, 2);
</script>
<style>
body{font-family:monospace;background:#1e1e1e;color:#7ce38b;}
input{width:100%;}
</style>
</body>
</html>

拖动滑块，红色区域（被反转）与绿色区域（保持）交替出现，算法不再黑盒。

八、常见翻车 TOP3

步长写成 k ⇒ 变成“每 k 反 k”，输出全错位
右边界忘记 -1 ⇒ 反转长度 k+1
忽略 Math.min ⇒ i+k-1 越界，Runtime Error

九、举一反三：同类“分段反转”题单

LeetCode 151 / 186 —— 按单词分段反转
LeetCode 541 扩展：给定周期模式 k1,k2,...km，循环反转
字节跳动面试题：链表每 2k 段前 k 个反转 —— 把本文双指针搬过去即可

十、小结：把“Easy”题写出 Hard 的严谨

541 题考察的从来不是高阶数据结构，而是：

自然语言 ⇒ 代码边界的精准映射
双指针模板熟练度
边界用例的机械记忆

把这篇博客收藏+实践，下次再遇到“每隔 xxx 就反转”的变种，3 分钟写出 bug-free 代码，让面试官在心里给你打 ✅。祝你刷题愉快，我们下一题见！