Java 字符串中字符交换的多种方法与性能分析189

Java 字符串是不可变的，这意味着你不能直接修改字符串对象本身。当需要交换字符串中的字符时，我们需要创建一个新的字符串来存储交换后的结果。这篇文章将深入探讨在 Java 中交换字符串中字符的多种方法，并对它们的性能进行分析，帮助你选择最适合你场景的方法。

方法一：使用字符数组

这是最直接和高效的方法之一。因为字符串底层是由字符数组实现的，我们可以先将字符串转换为字符数组，然后交换数组中的字符，最后再将字符数组转换回字符串。这种方法避免了字符串的多次创建和复制，提高了效率。```java
public static String swapChars(String str, int index1, int index2) {
if (str == null || () = () || index2 >= ()) {
return str; // 处理无效输入
}
char[] charArray = ();
char temp = charArray[index1];
charArray[index1] = charArray[index2];
charArray[index2] = temp;
return new String(charArray);
}
public static void main(String[] args) {
String str = "hello";
String swappedStr = swapChars(str, 1, 4);
("Original string: " + str);
("Swapped string: " + swappedStr); // Output: Swapped string: holle
}
```

这段代码首先进行了输入校验，防止出现数组越界等异常。然后将字符串转换为字符数组，交换指定索引的两个字符，最后将字符数组转换回字符串并返回。

方法二：使用 substring() 方法

我们可以使用 `substring()` 方法将字符串分割成多个部分，然后将需要交换的字符放在新的字符串中，最后拼接起来形成新的字符串。这种方法相对简单易懂，但效率较低，因为它涉及到多次字符串的创建和拼接，会产生大量的中间对象。```java
public static String swapCharsSubstring(String str, int index1, int index2) {
if (str == null || () = () || index2 >= ()) {
return str;
}
char char1 = (index1);
char char2 = (index2);
return (0, index1) + char2 + (index1 + 1, index2) + char1 + (index2 + 1);
}
public static void main(String[] args) {
String str = "hello";
String swappedStr = swapCharsSubstring(str, 1, 4);
("Original string: " + str);
("Swapped string: " + swappedStr); // Output: Swapped string: holle
}
```

这段代码利用 `substring()` 方法提取字符串片段，然后进行拼接，完成字符交换。但是，多次调用 `substring()` 会产生大量的中间字符串对象，导致效率降低。

方法三：使用 StringBuilder

`StringBuilder` 是一个可变的字符序列，它比字符串更适合进行字符串操作。我们可以将字符串转换为 `StringBuilder` 对象，然后交换其中的字符，最后再将 `StringBuilder` 对象转换为字符串。这种方法的效率比使用 `substring()` 方法更高。```java
public static String swapCharsStringBuilder(String str, int index1, int index2) {
if (str == null || () = () || index2 >= ()) {
return str;
}
StringBuilder sb = new StringBuilder(str);
char temp = (index1);
(index1, (index2));
(index2, temp);
return ();
}
public static void main(String[] args) {
String str = "hello";
String swappedStr = swapCharsStringBuilder(str, 1, 4);
("Original string: " + str);
("Swapped string: " + swappedStr); // Output: Swapped string: holle
}
```