左旋转字符串 left rotate string

左旋转字符串

题目：字符串的左旋转操作：把字符串前面的若干字符移到字符串的后面。例如：字符串abcdefg左旋转2位得到cdefgab。请实现左旋转字符串函数，要求对于长度为n的字符串，时间复杂度为O(n)，辅助内存为O(1)。

算法思想：
可以利用三次字符串反转操作，来达到左旋转字符串的目的：
1.反转字符串的前半段；
2.反转字符串的后半段；
3.反转整个字符串。

代码如下：

#include<iostream>
#include<string.h>

using namespace std;

// 本函数对string的子串进行反转操作
// start和end分别指明了字串的起始位置和结束位置（左闭右开区间）
void revert_string(char* string, int start, int end)
{
int i=start, j=end-1;
char tmp;
while(i<j)
{
tmp = *(string+i);
*(string+i) = *(string+j);
*(string+j) = tmp;
i++;
j--;
}

}

// 进行三次反转操作就可以完成左字符串旋转操作
void leftRotateString(char* string,  int i)
{
int len = strlen(string);
revert_string(string,0,i);
revert_string(string,i,len);
revert_string(string,0,len);
}

int main(){
// declaring string as a char pointer instead of a char array
// will cause the program to crash, i.e., using the following declaration
//        char* string = "This_is_a_sample_string";
// will make the program crash
char string[] = "This_is_a_sample_string";
leftRotateString(string, 4);
cout<<string<<endl;
return 0;
}

输出如下：

“_is_a_sample_stringThis”

除了上面的算法，还有一个著名的杂技算法。移动S[0]到临时变量t，然后移动S[K]到S[0]；移动S[2K]到S[K]，依此类推（将S中的所有下标对n取模），直到返回到取S[0]中的元素，此时改为从t取值然终止过程。当n为12，k为3时，元素按如下顺序移动（如下图，画得太丑了，莫怪）。如果该过程没有移动全部的元素，则从S[1]开始再次移动，直到所有的元素都已经移动位置。
代码如下：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

//求两个整数i，j的最大公约数
int gcd(int i,int j)
{
while(i != j)
{
if(i > j)
i -= j;
else
j -= i;
}
return i;
}

//左旋转字符串函数，将pStr字符串向左旋转k位，
//first指向pStr[i],second指向pStr[2i]，以此类推
char* LeftRotateString(char* pStr,int k)
{
if(pStr == NULL || k < 1)
return 0;

int n = strlen(pStr);

//共进行i趟循环，i为n，k的最大公约数
for(int i = 0;i < gcd(n,k);++i)
{
char temp = pStr[i];
int first = i;
while(1)
{
int second = (first + k) % n;

if(second == i)
break;

pStr[first] = pStr[second];
first = second;
}

//将临时变量中的字符存至每一趟的循环的最后一个字符中
pStr[first] = temp;
}
return pStr;
}

int main()
{
string demo("abcdefgh");
cout<<demo<<endl;

LeftRotateString(&demo[0],3);

cout<<demo<<endl;
return 0;
}