引言：无显式循环的子串计数挑战
在java编程中，统计一个字符串中某个特定子串的出现次数是一个常见的任务。通常，开发者会倾向于使用for或while循环结合string.indexof()方法来迭代查找并计数。然而，在某些特定场景下，例如追求代码的极致简洁性、遵循函数式编程范式、或者希望利用java库中经过高度优化的底层实现时，可能会要求避免使用显式的循环结构。这便引出了一个挑战：如何在不编写循环代码的情况下，高效地完成子串计数和比较。
Java 9+ 解决方案：基于正则表达式的Matcher.results().count()
Java 9及更高版本为java.util.regex.Matcher类引入了一个强大的新特性：results()方法。该方法返回一个Stream
核心原理
- Pattern.compile(regex): 首先，我们需要将目标子串编译成一个Pattern对象。Pattern是正则表达式的编译表示。
- Pattern.matcher(inputString): 接下来，使用编译好的Pattern对象创建一个Matcher对象，该对象将对给定的输入字符串执行匹配操作。
-
Matcher.results(): 这是Java 9+的关键。它返回一个Stream
。这个流包含了所有非重叠的匹配结果。 - Stream.count(): 最后，对results()返回的流调用count()方法，即可得到匹配项的总数量。
示例代码
以下示例展示了如何使用Matcher.results().count()方法来统计字符串中"cat"和"dog"的出现次数，并比较它们是否相等：
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
/**
* 演示如何在Java 9+中，不使用显式循环来统计字符串中两个子串的出现次数并进行比较。
*/
public class SubstringCounter {
/**
* 检查字符串中"cat"和"dog"的出现次数是否相等。
* 该方法利用Java 9+的正则表达式Matcher.results().count()功能，避免了显式循环。
*
* @param s 输入字符串
* @return 如果"cat"和"dog"的出现次数相等则返回true，否则返回false。
*/
public static boolean areCountsEqual(String s) {
// 1. 编译"cat"的正则表达式模式
Pattern pCat = Pattern.compile("cat");
// 2. 编译"dog"的正则表达式模式
Pattern pDog = Pattern.compile("dog");
// 3. 为输入字符串创建"cat"的匹配器
Matcher mCat = pCat.matcher(s);
// 4. 为输入字符串创建"dog"的匹配器
Matcher mDog = pDog.matcher(s);
// 5. 使用results().count()获取"cat"的出现次数
// results()返回一个Stream，count()计算流中的元素数量。
long catCount = mCat.results().count();
// 6. 使用results().count()获取"dog"的出现次数
long dogCount = mDog.results().count();
// 7. 比较两个计数器是否相等
return (catCount == dogCount);
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println("测试字符串 'catdog': " + areCountsEqual("catdog")); // 预期: true (cat:1, dog:1)
System.out.println("测试字符串 'catcat': " + areCountsEqual("catcat")); // 预期: false (cat:2, dog:0)
System.out.println("测试字符串 '1cat1cadodog': " + areCountsEqual("1cat1cadodog")); // 预期: true (cat:1, dog:1)
System.out.println("测试字符串 'dogdogcat': " + areCountsEqual("dogdogcat")); // 预期: false (cat:1, dog:2)
System.out.println("测试字符串 '': " + areCountsEqual("")); // 预期: true (cat:0, dog:0)
System.out.println("测试字符串 'abc': " + areCountsEqual("abc")); // 预期: true (cat:0, dog:0)
System.out.println("测试字符串 'catdogcatdog': " + areCountsEqual("catdogcatdog")); // 预期: true (cat:2, dog:2)
}
} 代码解析
- Pattern.compile("cat") 和 Pattern.compile("dog"): 这两行代码分别将字符串 "cat" 和 "dog" 编译成正则表达式模式。对于简单的固定子串匹配，直接使用字符串作为模式即可。
- pCat.matcher(s) 和 pDog.matcher(s): 为输入的字符串 s 创建两个独立的 Matcher 对象，分别用于查找 "cat" 和 "dog"。
- mCat.results().count() 和 mDog.results().count(): 这是核心所在。results()方法返回一个Stream
，它代表了所有找到的匹配项。接着，count()方法作为Stream API的一部分，会计算这个流中元素的数量，即子串在原字符串中出现的次数。由于Stream API是内部迭代，这里没有显式的for或while循环。 - return (catCount == dogCount): 最后，比较两个子串的出现次数是否相等，并返回布尔结果。
优点与适用场景
- 简洁性与可读性： 这种方法代码量少，表达意图清晰，避免了手动管理循环变量和索引的复杂性。
- 高效性： java.util.regex包经过高度优化，底层实现通常比手写的循环更高效，尤其是在处理大型字符串时。
- 函数式风格： 结合Stream API，符合现代Java的函数式编程趋势，使代码更具声明性。
- 无显式循环： 完全满足了不使用显式循环的特定需求或代码规范。
注意事项
- Java版本要求： 此方法要求Java 9或更高版本。如果项目仍在使用Java 8或更早版本，则需要采用其他方法（例如，通过String.split或循环indexOf）。
- 性能考量： 对于非常短的字符串或在性能敏感的循环中极度频繁地调用此方法，正则表达式的编译和匹配可能会带来轻微的开销。然而，对于大多数常见场景，其性能表现优异。为了进一步优化，Pattern对象可以被缓存和重用，避免每次调用都重新编译。
- 非重叠匹配： Matcher默认查找非重叠的匹配项。例如，对于字符串"aaaa"和子串"aa"，count()方法将返回2（匹配"aa"在索引0和索引2），而不是3（如果允许重叠匹配）。这通常符合大多数计数场景的预期。
- 空字符串处理： 当输入字符串为空或不包含任何目标子串时，count()方法将返回0，这通常是正确的行为，使得代码对边缘情况具有良好的鲁棒性。
总结
Java 9+提供的Matcher.results().count()方法为开发者提供了一种优雅、高效且无显式循环的方式来统计字符串中特定子串的出现次数。它不仅满足了特定的编程约束，还通过结合正则表达式的强大功能和Stream API的简洁性，提升了代码的可读性和现代感。在需要进行此类子串计数和比较的场景中，尤其是在Java 9及更高版本的环境中，这无疑是一个值得推荐的解决方案。
