你好！我是你的OI竞赛教练。今天我们要把LeetCode上经典的第344题《反转字符串》，改编成一道标准的NOI/CSP风格的题目。

这道题看似简单，但它是理解线性表操作、双指针算法以及空间复杂度约束的基石。

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题目描述：字符串的镜像仪式 (String Reversal)

【题目背景】 在古老的字符王国中，有一种神秘的镜像仪式。为了解开封印，你需要将一段咒语（字符串）首尾倒置。但是，施法空间非常狭窄，你无法召唤新的卷轴来抄写咒语，必须在原卷轴上直接修改。

【题目描述】 给定一个由 $N$ 个可打印 ASCII 字符组成的字符串 $S$。请编写一个程序，将其反转。

特别限制： 你必须原地 (In-place) 修改输入数组、使用 $O(1)$ 的额外空间解决这一问题。 这意味着你不能为反转后的字符串分配新的内存空间（例如，不能定义一个新的 string ans 来存储结果）。

【输入格式】 输入包含一行。 第一行包含一个字符串 $S$。

【输出格式】 输出一行，表示反转后的字符串。

【样例 1】 输入：

hello

输出：

olleh

【样例 2】 输入：

Hannah

输出：

hannaH

【数据范围与提示】

• 对于 $100\%$ 的数据，字符串长度 $1 \le |S| \le 10^5$。
• 字符串仅包含 ASCII 可打印字符。
• 提示：所有的修改必须在原字符串上进行。

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一、 预备知识点总结

在攻克这道题之前，请确保你已经掌握了以下知识点（如果忘记了，请复习课本对应章节）：

1. 数组/字符串的下标索引：理解字符串在内存中本质上是字符数组，可以通过下标 $0$ 到 $N-1$ 访问。
2. 变量交换 (Swap)：如何交换两个变量的值（使用临时变量 temp 或 C++ 内置函数 std::swap）。
3. 双指针 (Two Pointers)：一种基础的算法思想，使用两个变量作为“指针”同时遍历数据结构。
4. 空间复杂度 (Space Complexity)：理解什么是 $O(1)$ 额外空间（Auxiliary Space），即除输入数据外，程序运行所需的存储空间不随输入规模 $N$ 增长。

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二、 启发式教学：解题思路引导

来，拿出你的草稿纸，我们画图来模拟一下这个过程。不要急着写代码，先想清楚逻辑。

1. 初始状态

假设我们有一个字符串数组 ['h', 'e', 'l', 'l', 'o']。 想象你的左手食指指向第一个字符，右手食指指向最后一个字符。

下标:   0    1    2    3    4
字符: [ h ][ e ][ l ][ l ][ o ]
       ^                   ^
       |                   |
    左手(L)              右手(R)

思考题 1：如果我们想反转整个串，h 应该去哪里？o 应该去哪里？ （学生思考：它们应该互换位置。）

2. 第一步操作

好，我们交换左手和右手指向的字符。

下标:   0    1    2    3    4
字符: [ o ][ e ][ l ][ l ][ h ]
       ^                   ^
       |                   |
    已交换               已交换

思考题 2：现在两端的字符已经归位了。接下来我们要处理剩下的部分，你的左手和右手应该怎么移动？ （学生思考：左手向右移一格，右手向左移一格。）

3. 迭代过程

移动后：

下标:   0    1    2    3    4
字符: [ o ][ e ][ l ][ l ][ h ]
            ^         ^
            |         |
           L         R

再次交换 e 和 l：

下标:   0    1    2    3    4
字符: [ o ][ l ][ l ][ e ][ h ]

再次移动指针，此时 $L$ 指向下标 2，$R$ 指向下标 2。

关键提问：

1. 结束条件是什么？ 当左手(L) 和 右手(R) 相遇（$L = R$）或者交错（$L > R$）时，是不是就不用换了？
2. 如果不停止会怎样？ 如果继续移动，$L$ 会跑到 $R$ 的右边，继续交换的话，字符串是不是又被还原回去了？

4. 复杂度分析

请在草稿纸上计算：

• 时间复杂度：我们总共进行了多少次交换？大概是 $N/2$ 次。常数忽略不计，所以时间复杂度是 $O(N)$。这符合要求吗？（符合，线性时间）。
• 空间复杂度：我们在交换过程中，除了输入原本的字符串，额外用了多少内存？
  • 我们需要一个变量存 L，一个变量存 R，可能还需要一个临时变量 temp 用来交换。
  • 不管字符串有一万个字还是一个字，这 3 个变量是固定的。
  • 所以额外空间是 $O(1)$。这符合题目“原地修改”的要求吗？（符合）。

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三、 读题理解关键词

在NOI类竞赛中，审题至关重要。针对此类题目，请圈出以下关键词：

1. “原地” (In-place)：这是最核心的约束。看到这个词，立刻要反应过来：禁止 string b = ""; for(...) b += s[i]; 这种写法。
2. “O(1) 额外空间”：与“原地”呼应，强调不能开辟与 $N$ 相关的辅助数组。
3. “反转”：明确操作逻辑，首尾对称交换。

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四、 NOI风格 C++14 样例代码

虽然你不能直接照抄，但这里提供一份符合竞赛标准的参考实现。注意代码风格的规范性。

/**
 * 题目：字符串的镜像仪式 (String Reversal)
 * 知识点：双指针, 模拟, 字符串处理
 * 时间复杂度：O(N)
 * 空间复杂度：O(1)
 */

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm> // 用于 std::swap

// 使用标准命名空间，竞赛中常用，但在工程中需谨慎
using namespace std;

// 核心逻辑函数
// 传入引用 string& s，保证是在原字符串上修改，不产生拷贝
void solve(string& s) {
    int left = 0;
    int right = s.length() - 1;
    
    // 双指针向中间逼近
    // 循环条件：只要左指针在右指针左侧，就继续交换
    while (left < right) {
        // 交换左右指针指向的字符
        // 也可以手写: char temp = s[left]; s[left] = s[right]; s[right] = temp;
        swap(s[left], s[right]);
        
        // 移动指针
        left++;
        right--;
    }
}

int main() {
    // 优化 C++ 标准流 I/O 性能，防止在大数据量下超时
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(nullptr);
    
    string s;
    // 题目输入是一行字符串。
    // 如果字符串中间没有空格，用 cin >> s 即可。
    // 既然原题LeetCode的输入是字符数组（看作整体），且通常可能包含空格，
    // 在NOI中如果包含空格通常用 getline(cin, s)。
    // 这里为了适配最通用的情况，假设输入可能含空格：
    if (getline(cin, s)) {
        solve(s);
        cout << s << endl;
    }
    
    return 0;
}

五、 课后思考（针对学有余力的同学）

1. 递归写法：你能用递归实现这个功能吗？
   • 提示：递归会消耗栈空间。如果字符串长度是 $10^5$，递归层数也是 $10^5$，这时的空间复杂度还是 $O(1)$ 吗？（答案：不是，是 $O(N)$ 的栈空间，可能会导致 Stack Overflow，所以本题虽可用递归逻辑，但不符合 $O(1)$ 空间限制，除非编译器进行了尾递归优化）。
2. 位运算交换：如果不允许使用临时变量 temp，你能用异或 (^) 运算交换两个字符吗？
   • 提示：a = a ^ b; b = a ^ b; a = a ^ b;。但这在现代C++开发中并不推荐，因为编译器优化已经足够好，且易读性差，仅作思维拓展。