使用位运算、值交换等方式反转java字符串-共四种方法

在本文中，我们将向您展示几种在Java中将String类型的字符串字母倒序的几种方法。

StringBuilder(str).reverse()
char[]循环与值交换
byte循环与值交换
apache-commons-lang3

如果是为了进行开发，请选择StringBuilder(str).reverse()API。出于学习的目的，我们可以研究char[]和byte方法，其中涉及到值互换和移位运算技术，这些技术对于了解StringBuilder(str).reverse()API黑匣子背后原理非常有帮助。

1. `StringBuilder(str).reverse()`

在Java中，我们可以使用StringBuilder(str).reverse()使字符串字母倒序。

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());

    }

}

输出结果

avaJ ni gnirtS a esreveR

2.`char[]`

首先，我们将字符串转换为char数组，并逐个循环char数组，并使用temp变量交换值。

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);

    }

}

上面的算法需要5个循环（长度/ 2）来使字符串倒序“ 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)`

以下代码段类似于StringBuilder(str).reverse()的内部实现（UTF16内容除外）。

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运算符(length - 1) >> 1，这是什么意思？查看下面的8位示例，您可以找到规律吗？

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

对于数字，每右移1位，金额将减少该值的一半并四舍五入。这(length - 1) >> 1试图找出字符串的中间点。

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

值交换从内部开始，然后扩展到外部。

for (int start = (length - 1) >> 1; start >= 0; start--) {

    int end = length - start;

    byte temp = val[start];

    val[start] = val[end];

    val[end] = temp;

}

上面的算法图示如下：

------------------------------------

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

对于Apache commons-lang3库，我们可以使用StringUtils.reverse反转字符串和StringUtils.reverseDelimited反转单词。

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

    }

}

输出结果

avaJ dlroW olleH

Java World Hello

查看其源代码，Apache-commons-lang3其实是使用new StringBuilder(str).reverse()来反转字符串。

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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