如何翻转字符串里的单词？（LeetCode 151）

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给一个字符串（单词间可能有多个空格、首尾也可能有空格），把单词顺序翻转，返回结果（单词内部字母不变，单词间只保留一个空格，去掉首尾空格）。如 " the sky is blue " → "blue is sky the"。最简单：用语言内置的 split 按空格分词、过滤空串、反转拼接。进阶的原地 O(1) 空间做法（针对字符数组）：先整体翻转整个字符串，再逐个翻转每个单词，最后清理多余空格。

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解法一：库函数（简洁）

String reverseWords(String s) {
    String[] words = s.trim().split("\\s+");   // 去首尾空格，按连续空格分词
    Collections.reverse(Arrays.asList(words));
    return String.join(" ", words);
}

解法二：原地翻转（O(1) 额外空间，面试考点）

// 思路（针对可变字符数组）：
// 1. 去掉多余空格（首尾 + 单词间只留一个）
// 2. 整体翻转整个字符数组："the sky" -> "yks eht"
// 3. 再翻转每个单词："yks eht" -> "sky the"

解法一：trim() 去首尾，split("\\s+") 按一个或多个空格切分，反转后用单空格拼接。O(n)。
解法二：「整体翻转 + 逐词翻转」两次翻转抵消单词内部顺序、只翻转单词间顺序。经典技巧。
复杂度：O(n) 时间；解法一 O(n) 空间，解法二可 O(1)（原地）。

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一、题目的坑：空格处理

这题看似简单，坑在空格：

首尾可能有空格，要去掉。
单词之间可能有多个连续空格，结果只保留一个。

所以核心是「提取出所有非空单词，反转它们的顺序，用单个空格连接」。空格处理不干净是最常见的失分点。

二、解法一：split + reverse

利用库函数最省事：

s.trim()：去掉首尾空格。
split("\\s+")：按「一个或多个空白字符」切分，自动合并多空格、跳过空串（trim 后不会有前导空串）。得到纯单词数组。
反转数组 + String.join(" ", ...) 用单空格拼回。

简洁可靠，面试若不特别要求 O(1) 空间，这就够。注意 split(" ")（单空格）会在多空格处产生空串，必须用 "\\s+"。

三、解法二：两次翻转（O(1) 空间经典技巧）

面试常追问「能否 O(1) 额外空间」（针对 C++/字符数组可变的语言）。经典做法是两次翻转：

先整体翻转整个字符串："the sky is blue" → "eulb si yks eht"。此时单词的顺序已经反过来了，但每个单词内部的字母也被翻转了（拼写倒了）。
再逐个翻转每个单词：把每个单词内部再翻转一次，字母顺序恢复正常："eulb"→"blue"、"yks"→"sky"……得到 "blue is sky the"。

两次翻转的精髓：整体翻转搞定「单词间顺序」，逐词翻转「抵消」掉单词内部被翻转的副作用。加上原地清理空格（用双指针把多余空格压掉），可实现 O(1) 额外空间。

这个「整体翻转 + 局部翻转」是字符串/数组翻转的通用套路，轮转数组（189）也用它（翻转整体 + 分段翻转实现 O(1) 空间轮转）。

四、原地清理空格的双指针

原地做法里，去多余空格用快慢指针：慢指针 slow 指向写入位置，快指针 fast 扫描；跳过多余空格，单词之间只写一个空格，首尾不写。这样把清理、翻转都在原数组上完成，不额外开数组。细节较多，面试能讲清「两次翻转 + 双指针清空格」的思路即可，未必要写全。

五、易错点

split(" ") vs split("\\s+")：前者遇多空格会切出空串，必须用后者（或先 trim + 后者）。
忘记 trim 首尾：结果会多出首尾空格。
拼接用单空格：String.join(" ", ...)，别把原来的多空格带回来。
语言差异：Java 的 String 不可变，「O(1) 空间原地」严格说要转成 char[] 或 StringBuilder 操作；面试说清思路即可。

六、先规范空格，再证明两次翻转

原地方案先把多个空格压成单空格并去掉首尾空格，这一步确定了单词边界。整体翻转改变单词顺序但也反转每个单词内部；随后逐个翻转单词，内部字符恢复，而单词的全局逆序保持不变。

原串："  the   sky is blue  "
清理空格："the sky is blue"
整体翻转："eulb si yks eht"
逐词翻转："blue is sky the"
单词间恰好一个空格
没有前导或尾随空格
字符数组方案可原地完成核心变换

校验维度	本题必须保持的结论
循环/递推不变量	清理后单词由单个空格分隔；整体翻转后单词块顺序已逆转，局部翻转不改变块顺序。
边界条件	全为空格的输入清理后为空；Java String 不可变，所谓 O(1) 额外空间通常针对可变字符数组。
复杂度与代价	每个字符参与常数次移动，时间 O(n)；split 方案通常需要 O(n) 辅助数组。
自检方式	用最小输入、典型输入和触及边界的输入分别手推，结果应与定义一致。

这组推演的作用不是替代证明，而是把抽象规则落到每一步状态变化上。面试写完代码后，应主动指出不变量如何保证不漏解，以及边界为何不会越界或死循环。若手推结果与定义不一致，应先修正状态语义，而不是继续给代码打补丁。

七、面试现场如何验证这道题

字符串题首先要固定“处理的是字符、UTF-16 代码单元还是 Unicode 码点”，再讨论下标与窗口。本题应先复述这条不变量：清理后单词由单个空格分隔；整体翻转后单词块顺序已逆转，局部翻转不改变块顺序。只有代码的初始化、更新顺序和终止条件都维持它，样例通过才具有证明力。

典型路径从“原串：” the sky is blue “”开始手推，最后应得到“字符数组方案可原地完成核心变换”。
边界复核：全为空格的输入清理后为空；Java String 不可变，所谓 O(1) 额外空间通常针对可变字符数组。
代价复核：每个字符参与常数次移动，时间 O(n)；split 方案通常需要 O(n) 辅助数组。
用空串、单字符、全相同字符和首尾命中检查下标边界。
涉及窗口或双指针时，明确区间是闭区间还是左闭右开，并在移动后再判断长度。
涉及计数数组时，先确认题目字符集；超出小写英文字母就不能硬套 26 个桶。

最后要主动构造一个“少写一次循环、改变一个不等号或交换两行更新就会失败”的反例。能说清反例破坏了哪条不变量，比只报出复杂度更能证明真正掌握了算法。

记忆钩子：本题的代码可以压缩，但“清理后单词由单个空格分隔；整体翻转后单词块顺序已逆转，局部翻转不改变块顺序。”这条正确性主线不能省。

八、常见误区与追问

误区：直接整体翻转字符串就是答案。 它也会把每个单词内部字符反转，还需逐词恢复。
误区：按单个空格 split 就天然处理连续空格。 不同语言的 split 语义不同，可能产生空 token，应明确过滤或用正则。
误区：Java 字符串方案可以真正 O(1) 空间。 String 不可变，转换字符数组和构造结果都会占用 O(n) 空间。
追问：为何先清理空格更容易？ 统一分隔符后，单词边界扫描和最终格式都不再需要特殊分支。
追问：若只需保留原空格布局怎么办？ 题意改变后不能压缩空格，需要记录每段空白或按 token 原样重排。
追问：Unicode 代理对会受 char 反转影响吗？ Java char 按 UTF-16 代码单元处理，直接反转可能拆开代理对，需按码点处理。

九、加强记忆

翻转字符串里的单词 = 提取单词、反转顺序、单空格连接，坑在空格处理（去首尾、合并中间多空格）。解法一：trim() + split("\\s+") + 反转 + join(" ")，简洁。解法二（O(1) 空间经典）：整体翻转整个串 + 逐个翻转每个单词——整体翻转定「单词间顺序」，逐词翻转「抵消」单词内字母被翻转的副作用，再用双指针原地清理多余空格。这个「整体翻转+局部翻转」套路也用于轮转数组。核心：两次翻转 + 空格要清干净。

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