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C語言字符串逆序：指針實現與算法優化

編輯：C 語言問答

字符串就地逆序的指針算法詳解

題目要求

將輸入字符串按逆序重新排列，要求使用字符指針實現，即就地（in-place）反轉，空間複雜度 O(1)。

核心算法：雙指針交換法

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void reverse_string(char *str) {
    if (!str) return;
    
    char *left = str;
    char *right = str + strlen(str) - 1;  // 指向最後一個有效字符
    
    while (left < right) {
        char temp = *left;
        *left = *right;
        *right = temp;
        left++;
        right--;
    }
}

int main() {
    char str[100];
    printf("請輸入字符串: ");
    fgets(str, sizeof(str), stdin);
    
    // 移除 fgets 讀入的換行符
    str[strcspn(str, "\n")] = '\0';
    
    printf("原字符串: %s\n", str);
    reverse_string(str);
    printf("逆序後:   %s\n", str);
    
    return 0;
}

執行過程圖解

輸入: "hello"
索引:  0  1  2  3  4
字符:  h  e  l  l  o
       ↑           ↑
      left       right

第1輪: 交換 h↔o → "oellh"  left→e  right→l
第2輪: 交換 e↔l → "olleh"  left→l  right→l (相遇停止)
結果: "olleh"

關鍵技術點

進階版本：支持 Unicode/多字節字符


// 簡易 UTF-8 逆序（僅演示思路，生產環境用 ICU 庫）
void reverse_utf8(char *str) {
    // 實際需解碼 Unicode 碼點數組，逆序後重新編碼
    // 此處略過，強調：字節級逆序會破壞多字節字符
}

常見錯誤與修正

技術點	說明	注意事項
strlen(str)	獲取字符串長度（不含 \0）	每次調用 O(n)，循環外緩存更優
str + len - 1	指針算術，定位末尾字符	空字符串需特判，避免指向 -1
left < right	指針比較，中間相遇停止	奇數長度中間字符無需交換
就地修改	無額外內存分配	原數組必須可寫，不能是字符串常量

錯誤代碼	問題	修正
for(i=0; i<len/2; i++) swap(str[i], str[len-i])	索引越界：str[len] 是 \0	str[len-1-i]
char *s = "hello"; reverse(s);	字符串常量不可修改	用 char s[] = "hello";
while(left++ = right--)	賦值而非交換，邏輯錯誤	用 temp 變量三步交換

標準庫替代方案

// C++ 風格（若編譯器支持）
#include <algorithm>
#include <string>
std::reverse(str, str + strlen(str));

// 手寫通用版（可用於任意類型數組）
void reverse_generic(void *base, size_t nmemb, size_t size) {
    char *left = (char*)base;
    char *right = left + (nmemb - 1) * size;
    char *temp = malloc(size);
    while (left < right) {
        memcpy(temp, left, size);
        memcpy(left, right, size);
        memcpy(right, temp, size);
        left += size;
        right -= size;
    }
    free(temp);
}