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使用位運算、值交換等方式反轉java字串-共四種方法

2020-10-01 03:11:37 後端開發

在本文中,我們將向您展示幾種在Java中將String型別的字串字母倒序的幾種方法,

  • StringBuilder(str).reverse()
  • char[]回圈與值交換
  • byte回圈與值交換
  • apache-commons-lang3

如果是為了進行開發,請選擇StringBuilder(str).reverse()API,出于學習的目的,我們可以研究char[]byte方法,其中涉及到值互換和移位運算技術,這些技術對于了解StringBuilder(str).reverse()API黑匣子背后原理非常有幫助,

1. StringBuilder(str).reverse()

在Java中,我們可以使用StringBuilder(str).reverse()使字串字母倒序,

public class ReverseString1 {

    public static void main(String[] args) {

        String str = "Reverse a String in Java";

        StringBuilder sb = new StringBuilder(str).reverse();

        System.out.println(sb.toString());

    }
}

輸出結果

avaJ ni gnirtS a esreveR

2.char[]

首先,我們將字串轉換為char陣列,并逐個回圈char陣列,并使用temp變數交換值,

public class ReverseString2 {

    public static void main(String[] args) {

        String str = "Hello World";
        System.out.println(reverse(str));         //  dlroW olleH

    }

    public static String reverse(String input) {

        if (input == null || input.length() < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Please provide an input!");

        char[] result = input.toCharArray();

        int startIndex = 0;
        int endIndex = result.length - 1;
        char temp;

        for (; endIndex > startIndex; startIndex++, endIndex--) {
            temp = result[startIndex];
            result[startIndex] = result[endIndex];
            result[endIndex] = temp;
        }

        return new String(result);
    }

}

上面的演算法需要5個回圈(長度/ 2)來使字串倒序“ Hello World”,

------------------------------------
H  e  l  l  o     W  o  r  l  d
------------------------------------
0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10
------------------------------------

Loop #1 - Swap index 0 <-> index 10
------------------------------------
{d}  e  l  l  o     W  o  r  l  {H}
------------------------------------
{0}  1  2  3  4  5  6  7  8  9  {10}
------------------------------------

Loop #2 - Swap index 1 <-> index 9
------------------------------------
d  {l}  l  l  o     W  o  r  {e}  H
------------------------------------
0  {1}  2  3  4  5  6  7  8  {9}  10
------------------------------------

Loop #3 - Swap index 2 <-> index 8
------------------------------------
d  l  {r}  l  o     W  o  {l}  e  H
------------------------------------
0  1  {2}  3  4  5  6  7  {8}  9  10
------------------------------------

Loop #4 - Swap index 3 <-> index 7
------------------------------------
d  l  r  {o}  o     W  {l}  l  e  H
------------------------------------
0  1  2  {3}  4  5  6  {7}  8  9  10
------------------------------------

Loop #5 - Swap index 4 <-> index 6
------------------------------------
d  l  r  o  {W}     {o}  l  l  e  H
------------------------------------
0  1  2  3  {4}  5  {6}  7  8  9  10
------------------------------------

3. Byte[] – StringBuilder(str).reverse(str)

以下代碼段類似于StringBuilder(str).reverse()的內部實作(UTF16內容除外),

import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class ReverseString3 {

    public static void main(String[] args) {

        String str = "Hello World";
        System.out.println(reverse(str));

    }

    public static String reverse(String input) {

        if (input == null || input.length() < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Please provide an input!");

        byte[] val = input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        int length = val.length - 1;

        for (int start = (length - 1) >> 1; start >= 0; start--) {
            int end = length - start;
            byte temp = val[start];
            val[start] = val[end];
            val[end] = temp;

            // debugging
            //System.out.println(String.format("start=%s, end=%s", start, end));
        }

        return new String(val);
    }

}

最令人困惑的部分是右移運算子(length - 1) >> 1,這是什么意思?查看下面的8位示例,您可以找到規律嗎?

System.out.println(10>>1);  //  10 -> 5
0000 1010   = 10
0000 0101|0 = 10 >> 1 = 5

System.out.println(4>>1);   //  4 -> 2
0000 0100   = 4
0000 0010|0 = 4 >> 1 = 2

System.out.println(100>>1); //  100 -> 50
0110 0100   = 100
00110 010|0 = 100 >> 1 = 50

System.out.println(7>>1);   //  7 -> 3
0000 0111   = 7
0000 0011|1 = 7 >> 1 = 3

對于數字,每右移1位,金額將減少該值的一半并四舍五入,這(length - 1) >> 1試圖找出字串的中間點,

number >> 1 = round_down(number/2) or Math.flooa(number/2)

值交換從內部開始,然后擴展到外部,

for (int start = (length - 1) >> 1; start >= 0; start--) {
    int end = length - start;
    byte temp = val[start];
    val[start] = val[end];
    val[end] = temp;
}

上面的演算法圖示如下:

------------------------------------
H  e  l  l  o     W  o  r  l  d
------------------------------------
0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10
------------------------------------

Loop #1 - Swap index 4 <-> index 6
------------------------------------
H  e  l  l  {W}     {o}  o  r  l  d
------------------------------------
0  1  2  3  {4}  5  {6}  7  8  9  10
------------------------------------

Loop #2 - Swap index 3 <-> index 7
------------------------------------
H  e  l  {o}  W     o  {l}  r  l  d
------------------------------------
0  1  2  {3}  4  5  6  {7}  8  9  10
------------------------------------

Loop #3 - Swap index 2 <-> index 8
------------------------------------
H  e  {r}  o  W     o  l  {l}  l  d
------------------------------------
0  1  {2}  3  4  5  6  7  {8}  9  10
------------------------------------

Loop #4 - Swap index 1 <-> index 9
------------------------------------
H  {l}  r  o  W     o  l  l  {e}  d
------------------------------------
0  {1}  2  3  4  5  6  7  8  {9}  10
------------------------------------

Loop #5 - Swap index 0 <-> index 10
------------------------------------
{d}  l  r  o  W     o  l  l  e  {H}
------------------------------------
{0}  1  2  3  4  5  6  7  8  9  {10}
------------------------------------

4. Apache commons-lang3

對于Apache commons-lang3庫,我們可以使用StringUtils.reverse反轉字串和StringUtils.reverseDelimited反轉單詞,

pom.xml

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-lang3</artifactId>
    <version>3.10</version>
</dependency>
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

public class ReverseString3 {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println(StringUtils.reverse("Hello World Java"));                // reverse string

        System.out.println(StringUtils.reverseDelimited("Hello World Java", ' '));  // reverse words

    }
}

輸出結果

avaJ dlroW olleH

Java World Hello

查看其源代碼,Apache-commons-lang3其實是使用new StringBuilder(str).reverse()來反轉字串,

package org.apache.commons.lang3;

  public class StringUtils {

  public static String reverse(final String str) {
      if (str == null) {
          return null;
      }
      return new StringBuilder(str).reverse().toString();
  }

  //...
}

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