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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[]
byte

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();
  }

  //...
}