今天下午闲来无事,突然想到一直都没有完成的刷爆 LeetCode 的成就,于是就又跃跃欲试了。
之前通过 Java 和 Python 刷过十几道题,然后就不了了之了。现在 LeetCode 也支持 Swift 了,所以就想用 Swift 解锁成就。
我是个算法渣,在这方面从来没有过自信,「算法导论」中那些面试经常提到的算法看了三四遍也始终无法牢牢把握,前几天又入手了据说更适合实际应用的「算法」,心想一定要偿还这部分的技术负债。
打开 LeetCode 网站,直接按难易度排序,先从最简单的开始。
第一道题,Reverse String,反转字符串。没什么特别复杂的,就是纯逐个字符反转,并不是反转单词。
第一想法非常简单,就是创建一个空字符串,遍历给定的字符串,挨个字符插入到新字符串的第一位置,这样遍历结束后新的字符串就是反转后的结果,so easy!
打开 Playground,分分钟就写好了下面的代码:
class Solution {
func reverseString(s: String) -> String {
var ret: String = ""
for c in s.characters {
ret.insert(c, atIndex: ret.startIndex)
}
return ret
}
}
复制到 LeetCode 中,先是猛击 Run Code,没毛病,然后就猛击 Submit Solution 了。果不其然,Time Limit Exceeded……败在了一个无比长的字符串手里。
于是就顺其自然地想到了第二个解决方案:交换字符位置。Swift 的 String,所有的字符都是放在 characters
这个属性里的(看命名是个集合,其实真正的类型是 String.CharacterView
,这个类封装了对于字符集合的各种操作),所以操作这个 characters
的索引,应该就可以达到交换字符的目的。正当我准备动手的时候,Xcode 的自动补全蹦出个 reverse()
方法,原来 Swift 已经提供了反转功能,这下子可方便多了,一句代码的事,这个 solution 也通过了:
func reverseString(s: String) -> String {
return String(s.characters.reverse())
}
这里值得一提的是:在 Dash 的文档里,这个 reverse()
是 Swift 3 之前的 API,返回的是一个 [Character]
,复杂度是 O(N)。到了 Swift 3,这个方法改为了 reversed()
,复杂度也变成了 O(1),返回的是 ReversedCollection<String.CharacterView>
。对于这两种返回值,String 都可以直接作为参数来初始化。
不知道为什么,在 Xcode 7.3.1 中这个 reverse()
自动补全会有两个:
但 option+click 显示的是:
返回 ReversedCollection<String.CharacterView>
应该是 Swift 3 才有的,但是 cmd+click 进去发现这个方法声明在 CollectionType
的一个 extension 中,在2.2的源代码中也发现了:
从这段代码里也可以看出这个方法的复杂度是 O(1),而且在 Swift 3 中也要改名为 reversed()
。
奇怪,文档中明明写的是 O(N) 的版本,但是 Playground 却显示的是这个,不知道 Swift 是如何动态选择到这个方法的。这个 ReversedCollection
我看了初始化方法的实现过程,也没有发现有实现反转的代码,也搞不清楚是如何做到 O(1)的。
所以下面的分析都是针对 O(N) 版本的 reverse()
.
一句代码就解决了这个问题,成就感不是很大啊,于是我就想看看 Swift 是如何实现这个方法的。通过查文档(Swift 2.2),发现这个 String.CharacterView
采纳(沿用了 The Swift Programming Language 中文版里的翻译)的协议有 RangeReplaceableCollectionType
, CollectionType
, SequenceType
:
这个方法最后发现是在 SequenceType
这个协议中声明的:
但是在源码中的 SequenceType.swift 这个文件中并没有找到关于这个方法的任何声明,通过对源码的全局搜索,找到这个方法的实现是写在 SequenceAlgorithms.swift.gyb 这个文件中(关于 gyb 文件是什么,请 点击这里 ):
//===----------------------------------------------------------------------===//
// reverse()
//===----------------------------------------------------------------------===//
extension SequenceType {
/// Returns an `Array` containing the elements of `self` in reverse
/// order.
///
/// Complexity: O(N), where N is the length of `self`.
@swift3_migration(renamed="reversed")
@warn_unused_result
public func reverse() -> [${GElement}] {
// FIXME(performance): optimize to 1 pass? But Array(self) can be
// optimized to a memcpy() sometimes. Those cases are usually collections,
// though.
var result = Array(self)
let count = result.count
for i in 0..<count/2 {
swap(&result[i], &result[count - i - 1])
}
return result
}
}
这段代码写的很明白了,就是不断向数组的中间靠近,交换首尾的元素。还有值得挖的就是 swap
的实现了,这个方法是在 Sort.swift.gyb 中:
/// Exchange the values of `a` and `b`.
///
/// - Requires: `a` and `b` do not alias each other.
public func swap<T>(inout a : T, inout _ b : T) {
// Semantically equivalent to (a, b) = (b, a).
// Microoptimized to avoid retain/release traffic.
let p1 = Builtin.addressof(&a)
let p2 = Builtin.addressof(&b)
_debugPrecondition(
p1 != p2,
"swapping a location with itself is not supported")
// Take from P1.
let tmp : T = Builtin.take(p1)
// Transfer P2 into P1.
Builtin.initialize(Builtin.take(p2) as T, p1)
// Initialize P2.
Builtin.initialize(tmp, p2)
}
这段代码也是交换的基本操作了,显示比较两个元素的地址,如果地址相同就不做交换,然后就是通过中间变量来交换两个元素的值。