字符串的常见操作

学习目标

本节整理字符串的常见操作。

字符串问题通常不是只保存文本，而是围绕文本进行访问、比较、截取、拼接和查找。理解这些操作及其成本，是后续学习字符串匹配算法的基础。

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访问字符

访问字符是最基础的字符串操作。

C++

string text = "algorithm";

char first = text[0];
char last = text[text.size() - 1];

Java

String text = "algorithm";

char first = text.charAt(0);
char last = text.charAt(text.length() - 1);

Python

text = "algorithm"

first = text[0]
last = text[-1]

C#

string text = "algorithm";

char first = text[0];
char last = text[text.Length - 1];

访问字符时要特别注意边界。如果字符串为空，就不能访问第一个字符或最后一个字符。

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比较字符串

比较字符串可以判断两个字符串是否相等。

C++

bool same = text1 == text2;

Java

boolean same = text1.equals(text2);

Python

same = text1 == text2

C#

bool same = text1 == text2;

字符串比较通常需要逐个比较字符。最坏情况下，如果两个字符串长度相同且前面字符都一样，就可能比较到最后一个字符，因此时间复杂度通常与字符串长度有关。

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截取子串

子串是字符串中连续的一段。

例如，algorithm 的一个子串可以是 algo，也可以是 rithm。

C++

string text = "algorithm";

string part = text.substr(0, 4);

Java

String text = "algorithm";

String part = text.substring(0, 4);

Python

text = "algorithm"

part = text[0:4]

C#

string text = "algorithm";

string part = text.Substring(0, 4);

这些代码都可以得到前 4 个字符组成的子串 algo。截取子串通常会产生一个新字符串，因此成本往往与子串长度有关。

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拼接字符串

拼接是把多个字符串连在一起。

C++

string fullName = firstName + " " + lastName;

Java

String fullName = firstName + " " + lastName;

Python

full_name = first_name + " " + last_name

C#

string fullName = firstName + " " + lastName;

少量拼接通常没有问题。但如果在循环中大量拼接，就要考虑前一节提到的中间对象和复制成本。

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查找子串

查找子串指的是判断一个字符串中是否包含另一个字符串，或者找到它出现的位置。

C++

string text = "data structure";
string pattern = "struct";

size_t index = text.find(pattern);

Java

String text = "data structure";
String pattern = "struct";

int index = text.indexOf(pattern);

Python

text = "data structure"
pattern = "struct"

index = text.find(pattern)

C#

string text = "data structure";
string pattern = "struct";

int index = text.IndexOf(pattern);

这些语言都提供了内置查找方法。学习数据结构时，我们还需要理解这些查找方法背后的基本思想：最简单的方法是从每个可能起点开始逐个比较，后续会学习暴力匹配和 KMP 的差异。

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本节小结

字符串常见操作包括访问字符、比较字符串、截取子串、拼接字符串和查找子串。

这些操作看起来简单，但背后都有成本。访问字符通常很快，比较和查找可能需要逐字符处理，截取和拼接通常涉及新字符串创建。分析字符串问题时，要关注操作发生的次数和字符串长度。