Java從入門到“放棄”（精通）之旅——String類⑩

Java從入門到“放棄”（精通）之旅🚀——String類⑩

前言

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在Java編程中，String類是最常用也是最重要的類之一。無論是日常開發還是面試，對String類的深入理解都是必不可少的。

1. String類的重要性

在C語言中，字符串只能使用字符數組或字符指針表示，操作字符串需要依賴標準庫函數。這種方式將數據和操作分離，不符合面向對象思想。Java專門提供了String類來解決這個問題。

String類在開發中無處不在，例如：

  • 字符串轉數字
  • 字符串拼接
  • 數據校驗等

面試中也經常被問到String相關的問題，如String、StringBuffer和StringBuilder的區別等。

2. 常用方法

2.1 字符串構造

String類提供了多種構造方式，常用的有三種：

public static void main(String[] args) {// 使用常量串構造String s1 = "hello bit";System.out.println(s1);// 直接new String對象String s2 = new String("hello bit");System.out.println(s2);// 使用字符數組進行構造char[] array = {'h','e','l','l','o',' ','b','i','t'};String s3 = new String(array);System.out.println(s3);
}

注意：String是引用類型，并不是直接保存字符串內容，而是內部通過字符數組存儲字符串內容。

代碼示例：

public static void main(String[] args) {// s1和s2引用的是不同對象 s1和s3引用的是同一對象String s1 = new String("hello");String s2 = new String("world");String s3 = s1;System.out.println(s1.length());   // 獲取字符串長度---輸出5System.out.println(s1.isEmpty());  // 如果字符串長度為0，返回true，否則返回false
}

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2.2 String對象的比較

Java提供了4種字符串比較方式：

  1. ==比較引用地址
public static void main(String[] args) {String s1 = new String("hello");String s2 = new String("hello");String s3 = new String("world");String s4 = s1;System.out.println(s1 == s2); // falseSystem.out.println(s2 == s3); // falseSystem.out.println(s1 == s4); // true
}
  1. equals()方法：按字典序比較
public static void main(String[] args) {String s1 = new String("hello");String s2 = new String("hello");String s3 = new String("Hello");System.out.println(s1.equals(s2)); // trueSystem.out.println(s1.equals(s3)); // false
}
  1. compareTo()方法：按字典序比較并返回差值
public static void main(String[] args) {String s1 = new String("abc");String s2 = new String("ac");String s3 = new String("abc");String s4 = new String("abcdef");System.out.println(s1.compareTo(s2)); // -1System.out.println(s1.compareTo(s3)); // 0System.out.println(s1.compareTo(s4)); // -3
}
  1. compareToIgnoreCase()方法：忽略大小寫的compareTo
public static void main(String[] args) {String s1 = new String("abc");String s2 = new String("ac");String s3 = new String("ABC");String s4 = new String("abcdef");System.out.println(s1.compareToIgnoreCase(s2)); // -1System.out.println(s1.compareToIgnoreCase(s3)); // 0System.out.println(s1.compareToIgnoreCase(s4)); // -3
}

2.3 字符串查找

常用查找方法：

方法功能
char charAt(int index)返回index位置上字符，如果index為負數或者越界，拋出IndexOutOfBoundsException異常
int indexOf(int ch)返回ch第一次出現的位置，沒有返回-1
int indexOf(int ch, int fromIndex)從fromIndex位置開始找ch第一次出現的位置，沒有返回-1
int indexOf(String str)返回str第一次出現的位置，沒有返回-1
int indexOf(String str, int fromIndex)從fromIndex位置開始找str第一次出現的位置，沒有返回-1
int lastIndexOf(int ch)從后往前找，返回ch第一次出現的位置，沒有返回-1
int lastIndexOf(int ch, int fromIndex)從fromIndex位置開始找，從后往前找ch第一次出現的位置，沒有返回-1
int lastIndexOf(String str)從后往前找，返回str第一次出現的位置，沒有返回-1
int lastIndexOf(String str, int fromIndex)從fromIndex位置開始找，從后往前找str第一次出現的位置，沒有返回-1
public static void main(String[] args) {String s = "aaabbbcccaaabbbccc";System.out.println(s.charAt(3)); // 'b'System.out.println(s.indexOf('c')); // 6System.out.println(s.lastIndexOf('c')); // 17
}

2.4 字符串轉化

  1. 數值和字符串互轉
public static void main(String[] args) {// 數字轉字符串String s1 = String.valueOf(1234);String s2 = String.valueOf(12.34);// 字符串轉數字int data1 = Integer.parseInt("1234");double data2 = Double.parseDouble("12.34");
}
  1. 大小寫轉換
public static void main(String[] args) {String s1 = "hello";String s2 = "HELLO";System.out.println(s1.toUpperCase()); // HELLOSystem.out.println(s2.toLowerCase()); // hello
}
  1. 字符串與數組互轉
public static void main(String[] args) {String s = "hello";// 字符串轉數組char[] ch = s.toCharArray();// 數組轉字符串String s2 = new String(ch);
}

2.5 字符串替換

public static void main(String[] args) {String str = "helloworld";System.out.println(str.replaceAll("l", "_")); // he__owor_dSystem.out.println(str.replaceFirst("l", "_")); // he_loworld
}

注意：字符串是不可變對象，替換操作會創建新對象。

2.6 字符串拆分

public static void main(String[] args) {// 基本拆分String str = "hello world hello bit";String[] result = str.split(" ");// 部分拆分String[] result2 = str.split(" ", 2);// 拆分IP地址String ip = "192.168.1.1";String[] ipParts = ip.split("\\.");
}

2.7 字符串截取

public static void main(String[] args) {String str = "helloworld";System.out.println(str.substring(5)); // worldSystem.out.println(str.substring(0, 5)); // hello
}

2.8 其他操作方法

public static void main(String[] args) {// 去除首尾空格String str = " hello world ";System.out.println(str.trim());// 大小寫轉換String mixed = "Hello%$$%@#$%World";System.out.println(mixed.toUpperCase());System.out.println(mixed.toLowerCase());
}

3. 字符串的不可變性

String類被設計為不可變類，主要原因有：

  1. 方便實現字符串常量池
  2. 線程安全
  3. 便于緩存hash code

注意：String不可變不是因為final修飾，而是因為其設計如此。

public final class String {private final char value[];// ...
}

4. 字符串修改

由于String不可變，頻繁修改會產生大量臨時對象，效率低下：

public static void main(String[] args) {// 不推薦的寫法String s = "";for(int i = 0; i < 10000; ++i){s += i;}// 推薦使用StringBuilderStringBuilder sb = new StringBuilder();for(int i = 0; i < 10000; ++i){sb.append(i);}
}

5. StringBuilder和StringBuffer

5.1 StringBuilder介紹

StringBuilder是可變的字符串類，方法表：

方法說明
StringBuffer append(String str)在尾部追加，相當于String的+=，可以追加：boolean、char、char[]、double、float、int、long、Object、String、StringBuffer的變量
char charAt(int index)獲取index位置的字符
int length()獲取字符串的長度
int capacity()獲取底層保存字符串空間總的大小
void ensureCapacity(int minimumCapacity)擴容
void setCharAt(int index, char ch)將index位置的字符設置為ch
int indexOf(String str)返回str第一次出現的位置
int indexOf(String str, int fromIndex)從fromIndex位置開始查找str第一次出現的位置
int lastIndexOf(String str)返回最后一次出現str的位置
int lastIndexOf(String str, int fromIndex)從fromIndex位置開始找str最后一次出現的位置
StringBuffer insert(int offset, String str)在offset位置插入：八種基類類型 & String類型 & Object類型數據
StringBuffer deleteCharAt(int index)刪除index位置字符
StringBuffer delete(int start, int end)刪除[start, end)區間內的字符
StringBuffer replace(int start, int end, String str)將[start, end)位置的字符替換為str
String substring(int start)從start開始一直到末尾的字符以String的方式返回
String substring(int start, int end)將[start, end)范圍內的字符以String的方式返回
StringBuffer reverse()反轉字符串
String toString()將所有字符按照String的方式返回

常用方法部分代碼示例：

public static void main(String[] args) {StringBuilder sb = new StringBuilder("hello");sb.append(" world"); // 追加sb.insert(5, ","); // 插入sb.delete(5, 6); // 刪除sb.reverse(); // 反轉String result = sb.toString(); // 轉為String
}

5.2 面試題

  1. String、StringBuffer、StringBuilder的區別

    • String不可變，后兩者可變
    • StringBuffer線程安全，StringBuilder非線程安全
    • StringBuilder性能更高

  2. 創建了多少個String對象

String str = new String("ab"); // 2個（常量池1個，堆1個）
String str = new String("a") + new String("b"); // 6個

6. String類OJ題解

6.1 第一個只出現一次的字符

class Solution {public int firstUniqChar(String s) {int[] count = new int[256];for(int i = 0; i < s.length(); ++i){count[s.charAt(i)]++;}for(int i = 0; i < s.length(); ++i){if(1 == count[s.charAt(i)]){return i;}}return -1;}
}

6.2 最后一個單詞的長度

import java.util.Scanner;public class Main {public static void main(String[] args){Scanner sc = new Scanner(System.in);while(sc.hasNext()){String s = sc.nextLine();int len = s.substring(s.lastIndexOf(" ")+1).length();System.out.println(len);}sc.close();}
}

6.3 檢測字符串是否為回文

class Solution {public static boolean isValidChar(char ch){return (ch >= 'a' && ch <= 'z') || (ch >= '0' && ch <= '9');}public boolean isPalindrome(String s) {s = s.toLowerCase();int left = 0, right = s.length()-1;while(left < right){while(left < right && !isValidChar(s.charAt(left))) left++;while(left < right && !isValidChar(s.charAt(right))) right--;if(s.charAt(left) != s.charAt(right)) return false;left++;right--;}return true;}
}

總結

String類是Java中最重要的類之一，理解其不可變特性、掌握常用方法以及了解StringBuilder/StringBuffer的區別，對于編寫高效Java程序至關重要。希望本文能幫助大家全面掌握String類的使用！

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JavaSE往期專欄

  • Java從入門到“放棄”（精通）之旅——啟航①
  • Java從入門到“放棄”（精通）之旅——數據類型與變量②
  • Java從入門到“放棄”（精通）之旅——運算符③
  • Java從入門到“放棄”（精通）之旅——程序邏輯控制④
  • Java從入門到“放棄”（精通）之旅——方法的使用⑤
  • Java從入門到“放棄”（精通）之旅——數組的定義與使用⑥
  • Java從入門到“放棄”（精通）之旅——類和對象全面解析⑦
  • Java從入門到“放棄”（精通）之旅——繼承與多態⑧
  • Java從入門到“放棄”（精通）之旅——抽象類和接口⑨
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