Java字符串分段排序：正则与Stream数字重排技巧

本文深入解析了Java中处理包含数字字符串并按数字顺序重排词语的高级技巧。通过巧妙结合正则表达式的正向后行断言和正向前行断言，文章展示了如何精准地分割字符串，提取词语和对应的排序数字。同时，利用Stream API的链式操作，将分割后的数据高效地收集到TreeMap中，确保数字的自然排序。文章提供了详细的代码示例，并针对TreeMap的使用、数字范围、输入格式、代码可读性以及错误处理等方面进行了深入的分析和改进建议，旨在帮助开发者全面掌握这一字符串处理技术，并在实际项目中灵活应用。

问题描述

在日常的字符串处理中，我们有时会遇到需要根据字符串中内嵌的数字对其中的词语进行重新排序的需求。例如，给定一个字符串 "my1kiran4name2is3"，其中每个词语后面都紧跟着一个数字。我们的目标是根据这些数字（1到9）的顺序，将词语重新排列，最终得到 "my name is kiran"。

核心思路

解决这类问题的关键在于：

1. 识别并分离：将字符串中的每个“词语+数字”组合识别出来。
2. 提取信息：从每个组合中分别提取出词语本身和其对应的数字。
3. 建立映射：使用提取出的数字作为键，词语作为值，建立一个映射关系（例如Map）。
4. 按序重构：根据数字的自然顺序，从映射中取出对应的词语，并将其拼接成最终的字符串。

实现步骤与代码解析

Java提供了强大的正则表达式和Stream API，可以优雅地实现上述逻辑。

1. 正则表达式详解

本方案中使用了两个关键的正则表达式：

• (?<=\\d)：这是一个正向后行断言（Positive Lookbehind）。它表示匹配一个位置，这个位置的前面必须是一个数字（\\d）。但这个数字本身不会被包含在匹配结果中。
  • 作用：当我们使用 string.split("(?<=\\d)") 时，它会在每个数字后面进行分割。
  • 示例："my1kiran4name2is3" 经过 split("(?<=\\d)") 分割后，会得到 ["my1", "kiran4", "name2", "is3"]。
• (?=\\d)：这是一个正向前行断言（Positive Lookahead）。它表示匹配一个位置，这个位置的后面必须是一个数字（\\d）。同样，这个数字本身不会被包含在匹配结果中。
  • 作用：当我们对 ["my1", "kiran4", "name2", "is3"] 中的每个元素使用 split("(?=\\d)") 时，它会在数字前面进行分割。
  • 示例："my1" 经过 split("(?=\\d)") 分割后，会得到 ["my", "1"]。

2. Stream API 操作流程

整个处理流程通过Stream API链式操作完成：

1. 初始分割： Arrays.asList(string.split("(?<=\\d)"))：首先，利用 (?<=\\d) 正向后行断言将原始字符串分割成 ["my1", "kiran4", "name2", "is3"] 这样的列表，并将其转换为一个Stream。

2. 二次分割与映射： .stream().map(s -> s.split("(?=\\d)"))：对Stream中的每个元素（例如 "my1"），再次使用 (?=\\d) 正向前行断言进行分割。这将把 "my1" 转换为 ["my", "1"]，"kiran4" 转换为 ["kiran", "4"]，以此类推。

3. 收集到Map： .collect(Collectors.toMap((e -> Integer.parseInt(e[1])), e -> e[0]))：这是核心的收集步骤。

   • Collectors.toMap() 用于将Stream中的元素收集到一个 Map 中。
   • e -> Integer.parseInt(e[1])：定义了Map的键（key）。对于每个 String[] 数组 e（例如 ["my", "1"]），取其第二个元素 e[1]（即数字字符串 "1"），并将其解析为整数 Integer 作为键。
   • e -> e[0]：定义了Map的值（value）。取其第一个元素 e[0]（即词语字符串 "my"）作为值。
   • 经过此步骤，我们将得到一个 Map，例如 {1="my", 4="kiran", 2="name", 3="is"}。

4. 按序重构字符串： map.values().stream().collect((Collectors.joining(" ")))：

   • map.values()：获取Map中所有的值（即词语）的集合。由于 HashMap 默认不保证顺序，但 TreeMap 或 LinkedHashMap 可以保持键的插入顺序或自然顺序。然而，Collectors.toMap 默认返回 HashMap。为了确保按数字顺序，我们需要利用Map键的自然排序特性。当从 Map 中获取 values() 并将其转换为 Stream 时，如果Map是基于键排序的（如 TreeMap），那么 values() 的迭代顺序就会是键的排序顺序。对于 HashMap，其 values() 的迭代顺序是不确定的。因此，为了确保正确的顺序，实际上需要对Map的键进行排序，然后根据排序后的键来获取值。

   • 然而，原始代码中直接对 map.values() 进行 stream().collect(Collectors.joining(" "))，这依赖于 Collectors.toMap 内部实现对键的排序（或Map的默认迭代顺序恰好与期望一致）。更严谨的做法是：

     String result = map.entrySet().stream() // 获取EntrySet
                         .sorted(Map.Entry.comparingByKey()) // 按键排序
                         .map(Map.Entry::getValue) // 映射为值
                         .collect(Collectors.joining(" ")); // 拼接

     但鉴于题目中给出的原始答案，其隐含假设是 Collectors.toMap 某种程度上能保证或最终结果符合预期，或者在简单场景下 HashMap 的迭代顺序碰巧符合。在Java 8+中，Collectors.toMap 默认返回 HashMap，其迭代顺序是不确定的。因此，为了确保按数字顺序，上述更严谨的排序步骤是必要的。原代码的简洁性是以潜在的顺序不确定性为代价的。

   • Collectors.joining(" ")：将Stream中的所有字符串元素用空格 " " 连接起来，形成最终的字符串。

3. 完整代码示例

import java.util.Arrays;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.TreeMap; // 引入TreeMap以保证排序

public class StringRearranger {

    public static void main(String[] args) {
        String string = "my1kiran4name2is3";

        // 步骤1 & 2: 分割字符串并提取词语与数字，收集到TreeMap以保证键的顺序
        // 注意：这里将Collectors.toMap的Supplier改为TreeMap::new，以确保Map是排序的
        Map map =
                Arrays.asList(string
                        .split("(?<=\\d)")) // 第一次分割：["my1", "kiran4", "name2", "is3"]
                        .stream()
                        .map(s -> s.split("(?=\\d)")) // 第二次分割：例如 "my1" -> ["my", "1"]
                        .collect(Collectors.toMap(
                                e -> Integer.parseInt(e[1]), // 键：数字
                                e -> e[0],                   // 值：词语
                                (oldValue, newValue) -> oldValue, // 合并函数，处理重复键，这里简单取旧值
                                TreeMap::new));              // 指定使用TreeMap，保证键的自然排序

        // 步骤3: 从TreeMap中按键的自然顺序取出值，并用空格连接
        // TreeMap本身就保持了键的排序，所以直接获取values()并流式处理即可
        String result = map
                .values()
                .stream()
                .collect(Collectors.joining(" "));

        System.out.println(result); // 输出: my name is kiran
    }
}

代码改进说明：为了确保最终字符串的顺序是正确的，我们将 Collectors.toMap 的第三个参数（合并函数）和第四个参数（Map供应商）进行了调整。通过 TreeMap::new 指定使用 TreeMap 作为底层Map实现，TreeMap 会自动根据键的自然顺序（对于 Integer 就是数值大小）进行排序。这样，当调用 map.values().stream() 时，Stream中的元素就会是按数字从小到大排列的词语。

注意事项

• 数字范围：本方案假设字符串中的数字为单个数字（1-9）。如果数字是多位数（如 my10name2），则正则表达式 \\d 需要调整为 \\d+，并且分割逻辑可能需要更精细的调整。
• 输入格式：严格要求每个词语后面紧跟一个数字。如果格式不一致，解析可能会失败。
• 代码可读性：尽管使用正则表达式和Stream API可以使代码非常简洁，但对于不熟悉这些概念的开发者来说，其可读性可能会降低。在团队协作或需要频繁维护的项目中，可能需要权衡简洁性与可读性。对于更复杂的场景，迭代式解析可能更易于理解和调试。
• 错误处理：本示例未包含错误处理。例如，如果 Integer.parseInt() 遇到非数字字符，或者 e[1]、e[0] 越界，程序将抛出异常。在生产环境中，应加入 try-catch 块或更严格的输入验证。

总结

通过巧妙地运用Java的正则表达式（特别是前后行断言）和Stream API，我们能够高效且简洁地解决根据字符串中内嵌数字对词语进行重排序的问题。这种方法展示了函数式编程在字符串处理中的强大能力。理解其背后的原理和注意事项，将有助于开发者在实际项目中灵活运用这些高级特性。

到这里，我们也就讲完了《Java字符串分段排序：正则与Stream数字重排技巧》的内容了。个人认为，基础知识的学习和巩固，是为了更好的将其运用到项目中，欢迎关注golang学习网公众号，带你了解更多关于的知识点！