LeetCode 第345题：反转字符串中的元音字母

📖 文章摘要

本文详细解析LeetCode第345题“反转字符串中的元音字母”，这是一道简单难度的字符串操作题目。文章提供了双指针解法，包含C#、Python、C++三种语言实现，配有详细的算法分析和性能对比。适合初学算法的程序员学习字符串操作和双指针技巧。

核心知识点： 双指针、字符串、元音字母判断
难度等级： 简单
推荐人群： 初学算法的程序员，想要掌握基本字符串操作的开发者

题目描述

给你一个字符串 s ，仅反转字符串中的所有元音字母，并返回结果字符串。

元音字母包括 ‘a’、‘e’、‘i’、‘o’、‘u’，且可能以大小写两种形式出现。

示例

示例 1：

输入：s = "hello"
输出："holle"

示例 2：

输入：s = "leetcode"
输出："leotcede"

提示

• 1 <= s.length <= 3 * 105
• s 由可打印的 ASCII 字符组成

解题思路

方法：双指针

使用双指针从两端向中间移动，找到元音字母后交换。

关键点：

• 使用HashSet存储元音字母集合
• 左右指针分别从两端开始
• 跳过非元音字母
• 找到元音字母时进行交换

具体步骤：

1. 创建元音字母集合
2. 初始化左右指针
3. 当左指针小于右指针时循环：
   • 移动左指针直到找到元音字母
   • 移动右指针直到找到元音字母
   • 交换两个元音字母
   • 移动指针继续查找

时间复杂度：O(n) 空间复杂度：O(1)

图解思路

双指针过程分析表

步骤	字符串状态	left	right	操作
初始	“hello”	0	4	找到e和o
第1步	“holle”	1	3	交换e和o
第2步	“holle”	2	2	结束

元音字母处理示例

输入："leetcode"
处理过程：
1. left=1(e), right=7(e) -> "leotcode"
2. left=2(e), right=5(o) -> "leotcede"
结果："leotcede"

代码实现

C# 实现

public class Solution {
    private HashSet<char> vowels = new HashSet<char> { 
        'a', 'e', 'i', 'o', 'u',
        'A', 'E', 'I', 'O', 'U'
    };
    
    public string ReverseVowels(string s) {
        char[] chars = s.ToCharArray();
        int left = 0, right = s.Length - 1;
        
        while (left < right) {
            // 找到左边的元音字母
            while (left < right && !vowels.Contains(chars[left])) {
                left++;
            }
            
            // 找到右边的元音字母
            while (left < right && !vowels.Contains(chars[right])) {
                right--;
            }
            
            // 交换元音字母
            if (left < right) {
                char temp = chars[left];
                chars[left] = chars[right];
                chars[right] = temp;
                left++;
                right--;
            }
        }
        
        return new string(chars);
    }
}

Python 实现

class Solution:
    def reverseVowels(self, s: str) -> str:
        vowels = set('aeiouAEIOU')
        chars = list(s)
        left, right = 0, len(s) - 1
        
        while left < right:
            # 找到左边的元音字母
            while left < right and chars[left] not in vowels:
                left += 1
            
            # 找到右边的元音字母
            while left < right and chars[right] not in vowels:
                right -= 1
            
            # 交换元音字母
            if left < right:
                chars[left], chars[right] = chars[right], chars[left]
                left += 1
                right -= 1
        
        return ''.join(chars)

C++ 实现

class Solution {
public:
    string reverseVowels(string s) {
        unordered_set<char> vowels = {
            'a', 'e', 'i', 'o', 'u',
            'A', 'E', 'I', 'O', 'U'
        };
        
        int left = 0, right = s.length() - 1;
        
        while (left < right) {
            // 找到左边的元音字母
            while (left < right && vowels.find(s[left]) == vowels.end()) {
                left++;
            }
            
            // 找到右边的元音字母
            while (left < right && vowels.find(s[right]) == vowels.end()) {
                right--;
            }
            
            // 交换元音字母
            if (left < right) {
                swap(s[left], s[right]);
                left++;
                right--;
            }
        }
        
        return s;
    }
};

执行结果

C# 实现

• 执行用时：80 ms
• 内存消耗：38.4 MB

Python 实现

• 执行用时：44 ms
• 内存消耗：17.2 MB

C++ 实现

• 执行用时：4 ms
• 内存消耗：7.6 MB

性能对比

语言	执行用时	内存消耗	特点
C#	80 ms	38.4 MB	代码结构清晰
Python	44 ms	17.2 MB	实现简洁
C++	4 ms	7.6 MB	性能最优

代码亮点

1. 🎯 使用HashSet优化元音字母判断
2. 💡 双指针实现高效
3. 🔍 边界条件处理完善
4. 🎨 代码结构清晰

常见错误分析

1. 🚫 忘记考虑大写元音字母
2. 🚫 指针移动条件错误
3. 🚫 字符串修改方式不当
4. 🚫 边界条件处理不当

解法对比

解法	时间复杂度	空间复杂度	优点	缺点
双指针	O(n)	O(1)	高效直观	无
暴力解法	O(n)	O(n)	简单	空间开销大

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