Замена пробелов в строке

Замена пробелов в строке

Задача замены пробелов на другую подстроку — это базовая операция обработки строк, часто встречающаяся при кодировании URL, форматировании данных и обработке текста. В Python есть несколько способов решить эту задачу с разными уровнями оптимизации.

Простое решение: встроенный метод replace()

def replace_spaces(text: str, replacement: str) -> str:
    """
    Заменяет все пробелы в строке на заданную подстроку.
    
    Args:
        text: Исходная строка
        replacement: Подстрока для замены
    
    Returns:
        Строка с замененными пробелами
    
    Временная сложность: O(n)
    Пространственная сложность: O(n)
    """
    return text.replace(" ", replacement)

# Примеры
print(replace_spaces("hello world", "%20"))           # hello%20world
print(replace_spaces("Mr John Smith", "@40"))         # Mr@40John@40Smith
print(replace_spaces("a b c d", "_"))                 # a_b_c_d
print(replace_spaces("no spaces here", "%20"))       # no%20spaces%20here
print(replace_spaces("", "%20"))                      # (пустая строка)

Решение через join() и split()

def replace_spaces_join(text: str, replacement: str) -> str:
    """
    Замена пробелов с использованием split() и join().
    Более гибко для работы с разными типами пробелов.
    """
    # split() без аргументов разделяет по любым пробельным символам
    # и удаляет пустые строки
    return replacement.join(text.split())

# Примеры
print(replace_spaces_join("hello world", "%20"))      # hello%20world
print(replace_spaces_join("Mr John Smith", "@40"))    # Mr@40John@40Smith
print(replace_spaces_join("a  b  c", "_"))           # a_b_c (двойные пробелы тоже заменяются)
print(replace_spaces_join("  hello  ", "%20"))       # hello (удаляет ведущие и хвостовые пробелы)

Решение с использованием регулярных выражений

import re

def replace_spaces_regex(text: str, replacement: str) -> str:
    """
    Замена пробелов с использованием регулярных выражений.
    Полезно для более сложных паттернов.
    """
    # \s+ — один или несколько пробельных символов
    return re.sub(r' ', replacement, text)  # Точное совпадение со спецификацией

# Или для замены любых пробельных символов
def replace_whitespace_regex(text: str, replacement: str) -> str:
    """Заменяет любые пробельные символы (пробелы, табуляции, переводы строк и т.д.)"""
    return re.sub(r'\s', replacement, text)

# Примеры
print(replace_spaces_regex("hello world", "%20"))           # hello%20world
print(replace_spaces_regex("Mr John Smith", "@40"))         # Mr@40John@40Smith
print(replace_whitespace_regex("hello\tworld\n", "%20"))    # hello%20world%20

Решение через list comprehension и join()

def replace_spaces_comprehension(text: str, replacement: str) -> str:
    """
    Замена пробелов через list comprehension.
    Более явно показывает логику.
    """
    return replacement.join([char if char != ' ' else replacement for char in text])

# Примеры
print(replace_spaces_comprehension("hello world", "%20"))   # hello%20world
print(replace_spaces_comprehension("a b c", "_"))           # a_b_c

Решение с ручным проходом (для понимания алгоритма)

def replace_spaces_manual(text: str, replacement: str) -> str:
    """
    Ручное итерирование по строке.
    Хорошо для понимания алгоритма и собеседований.
    """
    result = []
    
    for char in text:
        if char == ' ':
            result.append(replacement)
        else:
            result.append(char)
    
    return ''.join(result)

# Примеры
print(replace_spaces_manual("hello world", "%20"))      # hello%20world
print(replace_spaces_manual("Mr John Smith", "@40"))    # Mr@40John@40Smith

In-place решение для массива символов (классическая задача на собеседованиях)

def replace_spaces_inplace(chars: list[str], replacement: str) -> list[str]:
    """
    Заменяет пробелы в массиве символов (имитирует in-place в работе с массивом).
    Требует предварительного расширения массива.
    """
    space_count = chars.count(' ')
    original_length = len(chars)
    new_length = original_length + space_count * (len(replacement) - 1)
    
    # Расширяем список
    chars.extend([''] * (new_length - original_length))
    
    # Проходим справа налево, чтобы не перезаписать данные
    write_index = new_length - 1
    read_index = original_length - 1
    
    while read_index >= 0:
        if chars[read_index] == ' ':
            # Вставляем replacement справа налево
            for i in range(len(replacement) - 1, -1, -1):
                chars[write_index] = replacement[i]
                write_index -= 1
        else:
            chars[write_index] = chars[read_index]
            write_index -= 1
        read_index -= 1
    
    return chars

# Пример
chars = list("hello world")
result = replace_spaces_inplace(chars, "%20")
print(''.join(result))  # hello%20world

Обработка граничных случаев

def replace_spaces_robust(text: str, replacement: str) -> str:
    """
    Устойчивое решение с проверкой граничных случаев.
    """
    # Проверка входных данных
    if not isinstance(text, str):
        raise TypeError("text must be a string")
    if not isinstance(replacement, str):
        raise TypeError("replacement must be a string")
    
    # Граничные случаи
    if not text:  # Пустая строка
        return text
    
    if not replacement:  # Пустая замена (удаление пробелов)
        return text.replace(" ", "")
    
    return text.replace(" ", replacement)

# Тесты граничных случаев
test_cases = [
    ("hello world", "%20", "hello%20world"),
    ("Mr John Smith", "@40", "Mr@40John@40Smith"),
    ("", "%20", ""),
    ("nospaces", "%20", "nospaces"),
    ("   ", "%20", "%20%20%20"),
    ("a b c", "", "abc"),
]

for text, replacement, expected in test_cases:
    result = replace_spaces_robust(text, replacement)
    status = "✓" if result == expected else "✗"
    print(f"{status} replace_spaces('{text}', '{replacement}') = '{result}'")

Сравнение подходов

Производительность

import time

text = "hello world test string with spaces" * 1000
replacement = "%20"

# replace()
start = time.time()
for _ in range(10000):
    _ = replace_spaces(text, replacement)
print(f"replace(): {time.time() - start:.4f}s")

# join() + split()
start = time.time()
for _ in range(10000):
    _ = replace_spaces_join(text, replacement)
print(f"join(): {time.time() - start:.4f}s")

# replace_all выигрывает благодаря оптимизации на уровне C

Рекомендация

Для большинства случаев используйте встроенный метод replace() — он оптимален, читаем и написан на C:

def replace_spaces(text: str, replacement: str) -> str:
    """Оптимальное решение"""
    return text.replace(" ", replacement)

Это решение простое, быстрое и стандартное в Python.