串操作

概述

字符串的应用已经非常广泛，如信息检索、文字编辑、自然语言的翻译等都离不开字符串。在各种高级语言的程序设计中都会有字符串类型，虽然各种语言的表现方式各自不同，但其实现原理基本相同。熟悉java语言的人定会感受到String类的强大和实用性，但是其是如何实现的呢？这就是下面所要讲的内容。

从逻辑关系上来看，串是一各特殊的线性表。它与一般线性表的区别是：一般线性表的操作通常以表内的数据元素为操作对象，而串的操作则主要将串作为一个整体加以操作。

串的基本操作主要包括：

（1）求字符串的长度

（2）求指定索引处的 char 值

（3）指定字符在此字符串中第一次出现处的索引

（4）指定字符串在此字符串中第一次出现处的索引

（5）求子串

（6）插入字符串

（7）删除子串

（8）替换子串

（9）连接字符串

（10）字符串比较

串的接口定义

根据串的主要操作，对串的抽象数据类型定义Str接口如下：

package string;public interface Str extends Comparable{/** * 求字符串的升长度 * @return */public int length();/** * 返回指定索引处的 char 值 * @param index char值的索引 * @return 此字符串指定索引处的 char 值。第一个 char 值在索引 0 处。  */public char charAt(int index);/** *  返回指定字符在此字符串中第一次出现处的索引 * @param c 一个字符（Unicode 代码点） * @return 在该对象表示的字符序列中第一次出现该字符的索引，如果未出现该字符，则返回 -1 */public int indexOf(char c);/** *  * @param c 一个字符（Unicode 代码点） * @param from 开始搜索的索引 * @return 在此对象表示的字符序列中第一次出现的大于或等于 fromIndex 的字符的索引，如果未出现该字符，则返回 -1 */public int indexOf(char c, int from);/** * 返回第一次出现的指定子字符串在此字符串中的索引 * @param str 任意字符串 * @return 返回第一次出现的指定子字符串在此字符串中的索引；如果它不作为一个子字符串出现，则返回 -1 */public int indexOf(Str str);/** * 从指定的索引处开始，返回第一次出现的指定子字符串在此字符串中的索引 * @param str 要搜索的子字符串 * @param from 开始搜索的索引位置 * @return 从指定的索引处开始，返回第一次出现的指定子字符串在此字符串中的索引 */public int indexOf(Str str, int from);/** * 求子串 * @param strartIndex 开始处的索引（包括） * @return  返回一个从beginIndex到末尾的新字符串，它是此字符串的一个子字符串 */public Str substring(int strartIndex);/** *  求子串 * @param beginIndex 开始处的索引（包括） * @param endIndex 结束处的索引（不包括） * @return 返回一个从beginIndex到endIndex-1的新字符串，它是此字符串的一个子字符串 */public Str substring(int beginIndex, int endIndex);/** * 插入字符串 * @param posit * @param str * @return */public Str insert(int posit, Str str);/** * 删除子串 * @return */public Str delete(int begin, int end);/** * 替换子串 * @param target 要被替换的子串 * @param replacement 要替换的子串 * @return */public Str replace(Str target, Str replacement);/** * 替换子串 * @param target 要被替换的子串 * @param replacement 要替换的子串 * @param from 开始查找的位置 * @return */public Str replace(Str target, Str replacement, int from);/** * 连接字符串 * @param str * @return */public Str concat(Str str);/** * 转化成数组 * @return */public char[] toCharArray();}

串的存储结构有顺序结构、链式结构和堆结构，下面主要对顺序串作一介绍。

对于串操作而言有两种方式：一种是操作后当前串的值不变，操作的结果是产生一个新的串对象；另一种操作结果体现在当前串上，同时也返加该当前串本身。

串值可变的顺序串

package string;public class ArrayStr implements Str {private int len;private char[] s;public ArrayStr() {len = 0;//s = new char[0];}public ArrayStr(char[] ch) {len = ch.length;s = ch;}public ArrayStr(Str s) {len = s.length();for(int i=0; i<len; i++) {this.s[i] = s.charAt(i);}}public ArrayStr(String str) {len = str.length();s = new char[len];for(int i=0; i<len; i++) {s[i] = str.charAt(i);}}@Overridepublic char charAt(int index) {if(index <0 || index > len) {throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);}return s[index];}@Overridepublic int compareTo(Object o) {Str s2 = (Str)o;int n = Math.min(len, s2.length());int i = 0;while(i<n) {char c1 = s[i], c2 = s2.charAt(i);if(c1 != c2) {return c1-c2;}i++;}return len - s2.length();}@Overridepublic Str concat(Str str) {int n = len + str.length();expand(n);for(int i=0; i<str.length(); i++) {s[i+len] = str.charAt(i);}len = n;return this;}@Overridepublic Str delete(int begin, int end) {int n = end-begin;char[] c = new char[n];for(int i=end; i<len; i++) {s[i-n] = s[i];}len = len-n;return this;}private void expand(int size) {char c[] = new char[size];for(int i=0; i<len; i++) {c[i] = s[i];}s = c;}@Overridepublic int indexOf(char c) {return indexOf(c, 0);}@Overridepublic int indexOf(char c, int from) {int i = from;while(i<len) {if(c == s[i])return i;i++;}return -1;}@Overridepublic int indexOf(Str str) {return indexOf(str, 0);}@Overridepublic int indexOf(Str str, int from) {int i = from, j = 0;int sLen = str.length();while((i<len) && (j<sLen)) {if(s[i] == str.charAt(j)) {i++;j++;} else {i = i-j+1;j = 0;}}if(j == sLen)return i-sLen;else return -1;}@Overridepublic Str insert(int pos, Str str) {char c[] = null;if(pos < 0 || pos > len) {throw new StringIndexOutOfBoundsException(pos);} else {Str s2 = this.substring(pos);delete(pos, len);concat(str);concat(s2);}return this;}@Overridepublic int length() {return len;}@Overridepublic Str replace(Str target, Str replacement) {return replace(target, replacement, 0);}@Overridepublic Str replace(Str target, Str replacement, int from) {int tLen = target.length();int rLen = replacement.length();int pos, k = 0;while(k<len) {pos = this.indexOf(target, from);if(-1 == pos) {break;} else {delete(pos, pos+tLen);insert(pos, replacement);k = pos + rLen;}}return this;}@Overridepublic Str substring(int strartIndex) {return substring(strartIndex, len);}@Overridepublic Str substring(int beginIndex, int endIndex) {int n = endIndex - beginIndex;char ss[] = new char[n];for(int i=0; i<n; i++) {ss[i] = s[i+beginIndex];}return new ArrayStr(ss);}@Overridepublic char[] toCharArray() {return s;}@Overridepublic String toString() {StringBuffer sb = new StringBuffer();for(int i=0; i<len; i++) {sb.append(s[i]);}return sb.toString();}}

测试串操作

package string;public class Test {public static void main(String[] args) {Str s = new ArrayStr("data structure!");Str s2 = new ArrayStr("hello world");System.out.println("len:" + s.length());System.out.println(s.compareTo(s2));System.out.println(s.charAt(5));System.out.println(s.indexOf(new ArrayStr("ture"),3));System.out.println(s.indexOf('t',3));System.out.println(s.delete(2, 5));System.out.println(s.length());System.out.println(s.concat(s2));System.out.println(s.substring(12, s.length()));System.out.println(s);System.out.println(s.delete(0, 12));System.out.println(s.replace(new ArrayStr("world"), new ArrayStr("animal ")));System.out.println(s.length());System.out.println(s.insert(13, new ArrayStr("world")));}}

结果

len:15
-4
s
10
6
dastructure!
12
dastructure!hello world
hello world
dastructure!hello world
hello world
hello animal 
13
hello animal world

串值不变的顺序串

串值不变的顺序串主要是连接、插入、删除、替换操作有所不同，其它操作与串值可变的顺序串类一样。串值不变的连接、插入、删除、替换的操作如下：

@Overridepublic Str insert(int posit, Str str) {if(posit < 0 || posit > len)throw new StringIndexOutOfBoundsException(posit);else if(posit != 0) {Str s1 = this.substring(0, posit);Str s2 = this.substring(posit);Str res1 = s1.concat(str);Str res2 = res1.concat(s2);return res2;}else {return str.concat(this);}}@Overridepublic Str delete(int begin, int end) {if(begin < 0 || begin > end || end > len)throw new StringIndexOutOfBoundsException();else if(begin == 0 && end == len)return new ArrayStr();else {Str s1 = this.substring(0, begin);Str s2 = this.substring(end);return s1.concat(s2);}}@Overridepublic Str replace(Str target, Str replacement) {return replace(target, replacement, 0);}@Overridepublic Str replace(Str target, Str replacement, int from) {int pos, tLen, rLen, k = from;tLen = target.length();rLen = replacement.length();Str strx = new ArrayStr(s);while(k<len) {pos = this.indexOf(target, k);if(pos == -1)break;else {strx = strx.delete(pos, pos+ tLen);strx = strx.insert(pos, replacement);k = pos + rLen;}}return strx;}@Overridepublic Str concat(Str str) {int sLen = str.length();if(sLen == 0)return this;char buf[] = new char[len+sLen];for(int i=0; i<len; i++) {  buf[i] = s[i];        }for(int i=0; i<sLen; i++) {buf[len+i] = str.charAt(i);}return new ArrayStr(buf);}