Глава 9 Работа со строками

В этой главе обсуждаются средства языка Java для работы со строками. В язы­ках С и C++ отсутствует встроенная поддержка такого объекта, как строка. В них при необхо­димости передается адрес последовательности байтов, содержимое которых трактуется как символы до тех пор, пока не будет встречен нулевой байт, отмечающий конец строки. В пакет java.lang встроен класс, инкапсулирующий структуру данных, соответ­ствующую строке. Этот класс, называемый String, не что иное, как объ­ектное представление неизменяемого символьного массива. В этом классе есть методы, которые позволяют сравнивать строки, осуществлять в них поиск и извлекать определенные символы и подстроки. Класс StringBuffer используется тогда, когда строку после создания требу­ется изменять.

ВНИМАНИЕ

И String, и StringBuffer объявлены final, что означает, что ни от одного из этих классов нельзя производить подклассы. Это было сделано для того, чтобы можно было применить некоторые виды оптимизации по­зволяющие увеличить производительность при выполнении операций обработки строк.

 

Конструкторы

Как и в случае любого другого класса, вы можете создавать объекты типа String с помощью оператора new. Для создания пустой строки ис­пользуется конструктор без параметров:

String s = new String():

Приведенный ниже фрагмент кода создает объект s типа String иници­ализируя его строкой из трех символов, переданных конструктору в ка­честве параметра в символьном массиве.

char chars[] = { 'а', 'b', 'с' }:

String s = new String(chars);

System.out.println(s):

Этот фрагмент кода выводит строку «abc». Итак, у этого конструктора — 3 параметра:

String(char chars[], int начальныйИндекс, int числоСимволов);

Используем такой способ инициализации в нашем очередном примере:

char chars[] = { 'a', 'b', 'с', 'd', 'e', 'f' }:

String s = new String(chars,2,3);

System.out.println(s);

Этот фрагмент выведет «cde».

 

Специальный синтаксис для работы со строками

В Java включено несколько приятных синтаксических дополнений, цель которых — помочь программистам в выполнении операций со строками. В числе таких операций создание объектов типа String слияние нескольких строк и преобразование других типов данных в символьное представление.

Создание строк

Java включает в себя стандартное сокращение для этой опера­ции — запись в виде литерала, в которой содержимое строки заключа­ется в пару двойных кавычек. Приводимый ниже фрагмент кода экви­валентен одному из предыдущих, в котором строка инициализировалась массивом типа char.

String s = "abc";

System.out.println(s);

Один из общих методов, используемых с объектами String — метод length, возвращающий число символов в строке. Очередной фрагмент вы­водит число 3, поскольку в используемой в нем строке — 3 символа.

String s = "abc";

System.out.println(s.length);

В Java интересно то, что для каждой строки-литерала создается свой представитель класса String, так что вы можете вызывать методы этого класса непосредственно со строками-литералами, а не только со ссылоч­ными переменными. Очередной пример также выводит число 3.

System.out.println("abc".Length());

 

Слияние строк

Строку

String s = «Не is » + age + " years old.";

в которой с помощью оператора + три строки объединяются в одну, про­честь и понять безусловно легче, чем ее эквивалент, записанный с яв­ными вызовами тех самых методов, которые неявно были использованы в первом примере:

String s = new StringBuffer("He is ").append(age);

s.append(" years old.").toString();

По определению каждый объект класса String не может изменять­ся. Нельзя ни вставить новые символы в уже существующую строку, ни поменять в ней одни символы на другие. И добавить одну строку в конец другой тоже нельзя. Поэтому транслятор Java преобразует опера­ции, выглядящие, как модификация объектов String, в операции с род­ственным классом StringBuffer.

 

ЗАМЕЧАНИЕ

Все это может показаться вам необоснованно сложным. А почему нельзя обойтись одним классом String, позволив ему вести себя при­мерно так же, как StringBuffer? Все дело в производительности. Тот факт, что объекты типа String в Java неизменны, позволяет транслято­ру применять к операциям с ними различные способы оптимизации.

 

Последовательность выполнения операторов

Давайте еще раз обратимся к нашему последнему примеру:

String s = "Не is " + age + " years old.";

В том случае, когда age — не String, а переменная, скажем, типа int, в этой строке кода заключено еще больше магии транслятора. Целое значение переменной int передается совмещенному методу append класса StringBuffer, который преобразует его в текстовый вид и добавляет в конец содержащейся в объекте строки. Вам нужно быть вниматель­ным при совместном использовании целых выражений и слияния строк, в противном случае результат может получиться совсем не тот, который вы ждали. Взгляните на следующую строку:

String s = "four: " + 2 + 2;

Быть может, вы надеетесь, что в s будет записана строка «four: 4»? Не угадали — с вами сыграла злую шутку последовательность выпол­нения операторов. Так что в результате получа­ется "four: 22".

Для того, чтобы первым выполнилось сложение целых чисел, нужно использовать скобки :

String s ⁼ "four: " + (2 + 2);

 

Преобразование строк

В каждом классе String есть метод toString — либо своя собственная реализация, либо вариант по умолчанию, наследуемый от класса Object. Класс в нашем очередном примере замещает наследуемый метод toStrring своим собственным, что позволяет ему выводить значения переменных объекта.

 

class Point {

int х, у;

Point(int x, int у) {

this.x = х;

this.у = у;

}

public String toString() {

return "Point[" + x + ", " + у + "]";

} }

class toStringDemo {

public static void main(String args[]) {

Point p = new Point(10, 20);

System.out.println("p = " + p);

} }

 

Ниже приведен результат, полученный при запуске этого примера.

С:\> Java toStringDemo

p = Point[10, 20]

 

Извлечение символов

Для того, чтобы извлечь одиночный символ из строки, вы можете со­слаться непосредственно на индекс символа в строке с помощью метода charAt. Если вы хотите в один прием извлечь несколько символов, можете воспользоваться методом getChars. В приведенном ниже фрагменте показано, как следует извлекать массив символов из объекта типа String.

 

class getCharsDemo {

public static void main(String args[]) {

String s = "This is a demo of the getChars method.";

int start = 10;

int end = 14;

char buf[] = new char[end - start];

s.getChars(start, end, buf, 0);

System.out.println(buf);

} }

 

Обратите внимание — метод getChars не включает в выходной буфер символ с индексом end. Это хорошо видно из вывода нашего примера — выводимая строка состоит из 4 символов.

С:\> java getCharsDemo

demo

 

Для удобства работы в String есть еще одна функция — toCharArray, которая возвращает в выходном массиве типа char всю строку. Альтернативная форма того же самого механизма позволяет записать содержимое строки в массив типа byte, при этом значения старших бай­тов в 16-битных символах отбрасываются. Соответствующий метод на­зывается getBytes, и его параметры имеют тот же смысл, что и пара­метры getChars, но с единственной разницей — в качестве третьего параметра надо использовать массив типа byte.

 

Сравнение

Если вы хотите узнать, одинаковы ли две строки, вам следует воспользоваться методом equals класса String. Альтернативная форма этого метода называется equalsIgnoreCase, при ее использовании различие ре­гистров букв в сравнении не учитывается. Ниже приведен пример, иллюстрирующий использование обоих методов:

 

class equalDemo {

public static void main(String args[]) {

String s1 = "Hello";

String s2 = "Hello";

String s3 = "Good-bye";

String s4 = "HELLO";

System.out.println(s1 + " equals " + s2 + " -> " + s1.equals(s2));

System.out.println(s1 + " equals " + s3 + " -> " + s1.equals(s3));

System.out.println(s1 + " equals " + s4 + " -> " + s1.equals(s4));

System.out.println(s1 + " equalsIgnoreCase " + s4 + " -> " +                                     

                   s1.equalsIgnoreCase(s4));

} }

 

Результат запуска этого примера :

С:\> java equalsDemo

Hello equals Hello -> true

Hello equals Good-bye -> false

Hello equals HELLO -> false

Hello equalsIgnoreCase HELLO -> true

 

В классе String реализована группа сервисных методов, являющихся специализированными версиями метода equals. Метод regionMatches используется для сравнения подстроки в исходной строке с подстрокой в строке-параметре. Метод startsWith проверяет, начинается ли данная подстрока фрагментом, переданным методу в качестве параметра. Метод endsWith проверяет совпадает ли с параметром конец строки.

 

Равенство

Метод equals и оператор == выполняют две совершенно различных проверки. Если метод equal сравнивает символы внутри строк, то опе­ратор == сравнивает две переменные-ссылки на объекты и проверяет, указывают ли они на разные объекты или на один и тот же. В очеред­ном нашем примере это хорошо видно — содержимое двух строк оди­наково, но, тем не менее, это — различные объекты, так что equals и == дают разные результаты.

 

class EqualsNotEqualTo {

public static void main(String args[]) {

String s1 = "Hello";

String s2 = new String(s1);

System.out.println(s1 + " equals " + s2 + " -> " + s1.equals(s2));

System.out.println(s1 + " == " + s2 + ", -> " + (s1 == s2));

} }

 

Вот результат запуска этого примера:

C:\> java EqualsNotEqualTo

Hello equals Hello -> true

Hello == Hello -> false

 

Упорядочение

Зачастую бывает недостаточно просто знать, являются ли две строки идентичными. Для приложений, в которых требуется сортировка, нужно знать, какая из двух строк меньше другой. Для ответа на этот вопрос нужно воспользоваться методом compareTo класса String. Если целое значение, возвращенное методом, отрицательно, то строка, с которой был вызван метод, меньше строки-параметра, если положительно — больше. Если же метод compareTo вернул значение 0, строки идентичны. Ниже приведена программа, в которой выполняется пузырьковая сорти­ровка массива строк, а для сравнения строк используется метод compareTo. Эта программа выдает отсортированный в алфавитном порядке список строк.

 

class SortString {

static String arr[] = {"Now", "is", "the", "time", "for", "all",   

                       "good", "men", "to", "come", "to", "the",    

                       "aid", "of", "their", "country" };

public static void main(String args[]) {

for (int j = 0; i < arr.length; j++) {

     for (int i = j + 1; i < arr.length; i++) {

          if (arr[i].compareTo(arr[j]) < 0) {

              String t = arr[j];

              arr[j] = arr[i];

              arr[i] = t;

          }

     } 

     System.out.println(arr[j]);

}

} }

 

 

indexOf и lastIndexOf

В класс String включена поддержка поиска определенного символа или подстроки, для этого в нем имеются два метода — indexOf и lastIndexOf. Каждый из этих методов возвращает индекс того символа, который вы хотели найти, либо индекс начала ис­комой подстроки. В любом случае, если поиск оказался неудачным ме­тоды возвращают значение -1. В очередном примере показано, как пользоваться различными вариантами этих методов поиска.

 

class indexOfDemo {

public static void main(String args[]) {

String s = "Now is the time for all good men " +

           "to come to the aid of their country " +

           "and pay their due taxes.";

System.out.println(s);

System.out.println("indexOf(t) = " + s.indexOf('f’));

System.out.println("lastlndexOf(t) = " + s.lastlndexOf('f’));

System.out.println("indexOf(the) = " + s.indexOf("the"));

System.out.println("lastlndexOf(the) = " + s.lastlndexOf("the"));

System.out.println("indexOf(t, 10) = " + s.indexOf('f’ , 10));

System.out.println("lastlndexOf(t, 50) = " + s.lastlndexOf('f’ , 50));

System.out.println("indexOf(the, 10) = " + s.indexOf("the", 10));

System.out.println("lastlndexOf(the, 50) = " + s.lastlndexOf("the", 50));

} }

 

Ниже приведен результат работы этой программы. Обратите внимание на то, что индексы в строках начинаются с нуля.

С:> java indexOfDemo

Now is the time for all good men to come to the aid of their country

and pay their due taxes.

indexOf(t) = 7

lastlndexOf(t) = 87

indexOf(the) = 7

lastlndexOf(the) = 77

index0f(t, 10) = 11

lastlndex0f(t, 50) = 44

index0f(the, 10) = 44

lastlndex0f(the, 50) = 44

 

Модификация строк при копировании

Поскольку объекты класса String нельзя изменять, всякий раз, когда вам захочется модифицировать строку, придется либо копировать ее в объект типа StringBuffer, либо использовать один из описываемых ниже методов класса String, которые создают новую копию строки, внося в нее ваши изменения.

 

substring

Вы можете извлечь подстроку из объекта String, используя метод sub­string. Этот метод создает новую копию символов из того диапазона ин­дексов оригинальной строки, который вы указали при вызове. Можно указать только индекс первого символа нужной подстроки — тогда будут скопированы все символы, начиная с указанного и до конца строки. Также можно указать и начальный, и конечный индексы — при этом в новую строку будут скопированы все символы, начиная с первого ука­занного, и до (но не включая его) символа, заданного конечным индек­сом.

"Hello World".substring(6) -> "World"

"Hello World".substring(3,8) -> "lo Wo"

 

concat

Слияние, или конкатенация строк выполняется с помощью метода concat. Этот метод создает новый объект String, копируя в него содер­жимое исходной строки и добавляя в ее конец строку, указанную в параметре метода.

"Hello".concat(" World") -> "Hello World"

 

replace

Методу replace в качестве параметров задаются два символа. Все сим­волы, совпадающие с первым, заменяются в новой копии строки на вто­рой символ.

"Hello".replace('l' , 'w') -> "Hewwo"

 

toLowerCase и toUpperCase

Эта пара методов преобразует все символы исходной строки в нижний и верхний регистр, соответственно.

"Hello".toLowerCase() -> "hello"

"Hello".toUpperCase() -> "HELLO"

 

trim

И, наконец, метод trim убирает из исходной строки все ведущие и замыкающие пробелы.

“Hello World    “.trirn() -> "Hello World"

 

valueOf

Если вы имеете дело с каким-либо типом данных и хотите вывести значение этого типа в удобочитаемом виде, сначала придется преобразо­вать это значение в текстовую строку. Для этого существует метод val­ueOf. Такой статический метод определен для любого существующего в Java типа данных (все эти методы совмещены, то есть используют одно и то же имя). Благодаря этому не составляет труда преобразовать в стро­ку значение любого типа.

 

StringBuffer

StringBuffer — близнец класса String, предоставляющий многое из того, что обычно требуется при работе со строками. Объекты класса String представляют собой строки фиксированной длины, которые нельзя изме­нять. Объекты типа StringBuffer представляют собой последовательности символов, которые могут расширяться и модифицироваться. Java активно ис­пользует оба класса, но многие программисты предпочитают работать только с объектами типа String, используя оператор +. При этом Java вы­полняет всю необходимую работу со StringBuffer за сценой.

 

Конструкторы

Объект StringBuffer можно создать без параметров, при этом в нем будет зарезервировано место для размещения 16 символов без возмож­ности изменения длины строки. Вы также можете передать конструкто­ру целое число, для того чтобы явно задать требуемый размер буфера. И, наконец, вы можете передать конструктору строку, при этом она будет скопирована в объект и дополнительно к этому в нем будет заре­зервировано место еще для 16 символов. Текущую длину StringBuffer можно определить, вызвав метод length, а для определения всего места, зарезервированного под строку в объекте StringBuffer нужно воспользоваться методом capacity. Ниже приведен пример, поясняющий это:

 

class StringBufferDemo {

public static void main(String args[]) {

StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");

System.out.println("buffer = " + sb);

System.out.println("length = " + sb.length());

System.out. println("capacity = " + sb.capacity());

} }

 

Вот вывод этой программы, из которого видно, что в объекте String-Buffer для манипуляций со строкой зарезервировано дополнительное место.

С:\> java StringBufferDemo

buffer = Hello

length = 5

capacity = 21

 

ensureCapacity

Если вы после создания объекта StringBuffer захотите зарезервировать в нем место для определенного количества символов, вы можете для установки размера буфера воспользоваться методом ensureCapacity. Это бывает полезно, когда вы заранее знаете, что вам придется добавлять к буферу много небольших строк.

 

setLength

Если вам вдруг понадобится в явном виде установить длину строки в буфере, воспользуйтесь методом setLength. Если вы зададите значение, большее чем длина содержащейся в объекте строки, этот метод заполнит конец новой, расширенной строки символами с кодом нуль. В приводимой чуть дальше программе setCharDemo метод sstLength используется для укорачивания буфера.

 

charAt и setCharAt

Одиночный символ может быть извлечен из объекта StringBuffer с помощью метода charAt. Другой метод setCharAt позволяет записать в заданную позицию строки нужный символ. Использование обоих этих методов проиллюстрировано в примере:

 

class setCharAtDemo {

public static void main(String args[]) {

StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");

System.out.println("buffer before = " + sb);

System.out.println("charAt(1) before = " + sb.charAt(1));

sb.setCharAt(1, 'i');

sb.setLength(2);

System.out.println("buffer after = " + sb);

System.out.println("charAt(1) after = " + sb.charAt(1));

} }

 

Вот вывод, полученный при запуске этой программы.

C:\> java setCharAtDemo

buffer before = Hello

charAt(1) before = e

buffer after = Hi

charAt(1) after = i

 

append

Метод append класса StringBuffer обычно вызывается неявно при ис­пользовании оператора + в выражениях со строками. Для каждого параметра вызывается метод String.valueOf и его результат до­бавляется к текущему объекту StringBuffer. К тому же при каждом вы­зове метод append возвращает ссылку на объект StringBuffer, с которым он был вызван. Это позволяет выстраивать в цепочку последовательные вызовы метода, как это показано в очередном примере.

 

class appendDemo {

public static void main(String args[]) {

String s;

int a = 42;

StringBuffer sb = new StringBuffer(40);

s = sb.append("a = ").append(a).append("!").toString();

System.out.println(s);

} }

 

Вот вывод этого примера:

С:\> Java appendDemo

а = 42!

 

insert

Метод insert идентичен методу append в том смысле, что для каждого возможного типа данных существует своя совмещенная версия этого ме­тода. Правда, в отличие от append, он не добавляет символы, возвра­щаемые методом String.valueOf, в конец объекта StringBuffer, а встав­ляет их в определенное место в буфере, задаваемое первым его параметром. В очередном нашем примере строка "there" вставляется между "hello" и "world!".

 

class insertDemo {

public static void       main(String args[]) {

StringBuffer sb = new StringBuffer("hello world !");

sb.insert(6,"there ");

System.out.println(sb);

} }

 

При запуске эта программа выводит следующую      строку:

С:\> java insertDemo

hello there world!

 

Без строк не обойдешься

Почти любой аспект программирования в Java на каком либо этапе подразумевает использование классов String и StringBuffer. Они понадо­бятся и при отладке, и при работе с текстом, и при указании имен фай­лов и адресов URL в качестве параметров методам. Каждый второй байт большинства строк в Java — нулевой (Unicode пока используется редко). То, что строки в Java требуют вдвое больше памяти, чем обыч­ные ASCII, не очень пугает, пока вам для эффективной работы с текстом в редакторах и других подобных приложениях не придется напрямую работать с огромным массивом типа char.