Java栈实现单词反转教程

本教程详细讲解了如何利用Java栈（`Stack`）这一数据结构，巧妙地实现字符串中多个句子的单词反转功能，并符合百度SEO。文章深入剖析了核心实现思路：首先识别句末标点符号作为句子边界，然后将每个句子的单词依次压入栈中，利用栈的后进先出(LIFO)特性实现单词反转。最后，通过`StringBuilder`和`StringJoiner`高效地构建出反转后的完整字符串。教程提供了清晰的代码示例，展示了如何通过`reverseSentences`和`createSentence`两个关键方法，配合`Stack`、`StringBuilder`和`StringJoiner`，完成字符串处理的任务。此外，还讨论了标点符号处理、单词分割等方面的注意事项与扩展，旨在帮助开发者掌握这一实用的字符串处理技巧，提升Java编程能力。

本文详细介绍了如何利用Java中的`Stack`数据结构实现对包含多个句子的字符串进行单词反转。通过识别句末标点符号，将每个句子的单词独立推入栈中并反转，最终使用`StringBuilder`和`StringJoiner`高效地构建出反转后的完整字符串。教程提供了清晰的代码示例和实现思路，帮助开发者掌握这一常见的字符串处理技巧。

在字符串处理中，一个常见的需求是反转句子中的单词顺序。当字符串包含多个句子时，我们通常希望每个句子内部的单词独立反转，而不是将整个字符串的单词全部反转。本文将详细阐述如何利用Java的Stack、StringBuilder和StringJoiner等核心类来实现这一功能。

核心思路与数据结构选择

实现句子内单词反转的关键在于：

1. 识别句子的边界：通常以句号、问号、感叹号等标点符号作为句子的结束标志。
2. 逐词处理：将输入字符串拆分成单词数组，逐个处理每个单词。
3. 利用栈的LIFO特性：将每个句子的单词按顺序推入栈中，当遇到句子结束符时，从栈中弹出单词即可实现反转。
4. 高效构建结果字符串：由于字符串的频繁拼接操作会产生大量中间对象，我们应选择StringBuilder来构建最终结果，并使用StringJoiner来高效地拼接反转后的单词。

我们将使用以下Java核心数据结构：

• java.util.Stack: 用于临时存储每个句子的单词，其后进先出（LIFO）的特性天然适合实现反转。
• java.lang.StringBuilder: 用于高效地构建最终的反转后的多句字符串。
• java.util.StringJoiner: 用于在从栈中弹出单词时，以指定分隔符（例如空格）将它们连接成一个反转后的句子。

实现步骤

我们将通过两个主要方法来实现功能：一个主方法reverseSentences负责整体流程控制和结果构建，另一个辅助方法createSentence负责从栈中取出单词并拼接成反转后的句子。

1. reverseSentences 方法：主逻辑控制

该方法接收一个字符串数组（代表已按空格分割的单词），遍历这些单词，并将它们推入栈中。当遇到句子结束符时，它会调用辅助方法来反转当前句子，并将结果追加到StringBuilder中。

import java.util.Stack;
import java.util.StringJoiner;

public class SentenceReverser {

    /**
     * 反转字符串数组中每个句子的单词顺序。
     *
     * @param wordArray 包含按空格分割的单词的字符串数组。
     * @return 包含反转后句子单词顺序的字符串。
     */
    public static String reverseSentences(String[] wordArray) {
        Stack<String> stack = new Stack<>(); // 用于存储当前句子的单词
        StringBuilder reversedSentences = new StringBuilder(); // 用于构建最终结果

        for (String word : wordArray) {
            if (word.endsWith(".")) {
                // 如果单词以句号结尾，说明一个句子结束
                // 将句号前的单词部分推入栈中
                stack.push(word.substring(0, word.length() - 1));

                // 调用辅助方法反转当前句子，并追加到结果中
                reversedSentences
                    .append(createSentence(stack)) // 追加反转后的句子
                    .append(". ");                 // 追加句号和空格作为句子分隔符

            } else {
                // 如果不是句末单词，则直接推入栈中
                stack.push(word);
            }
        }

        // 考虑处理最后一个句子可能没有句号的情况，或者在循环结束后栈中仍有单词的情况
        // 如果循环结束后栈中仍有单词，说明最后一个句子没有以句号结尾，需要额外处理
        if (!stack.isEmpty()) {
            reversedSentences.append(createSentence(stack));
            // 根据需求决定是否在末尾添加句号或空格
        }

        // 移除末尾可能多余的空格（如果最后一个句子以句号结尾）
        // 例如 "Cats are cool. Dogs are cool. " -> "cool are Cats. cool are Dogs."
        if (reversedSentences.length() > 0 && reversedSentences.charAt(reversedSentences.length() - 1) == ' ') {
            reversedSentences.setLength(reversedSentences.length() - 1);
        }

        return reversedSentences.toString();
    }

    // ... createSentence 方法将在下面定义
}

2. createSentence 方法：辅助方法，反转并拼接句子

这个辅助方法负责从传入的Stack中弹出所有单词，并使用StringJoiner将它们以空格为分隔符拼接成一个反转后的句子。

import java.util.Stack;
import java.util.StringJoiner;

public class SentenceReverser {

    // ... reverseSentences 方法在上面定义

    /**
     * 从栈中弹出所有单词并以空格为分隔符拼接成一个句子。
     * 栈中的单词顺序将因此反转。
     *
     * @param stack 包含一个句子所有单词的栈。
     * @return 反转单词顺序后的句子字符串。
     */
    public static String createSentence(Stack<String> stack) {
        StringJoiner sentence = new StringJoiner(" "); // 使用空格作为单词分隔符
        while (!stack.isEmpty()) {
            sentence.add(stack.pop()); // 从栈顶弹出单词并添加到StringJoiner
        }
        return sentence.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 示例用法
        String input = "Cats are cool. Dogs are cool. So are turtles.";
        // 注意：split(" ") 会将连续的空格视为多个分隔符，可能导致空字符串。
        // 对于更复杂的文本，可能需要更健壮的分割方式，例如使用正则表达式。
        String[] words = input.split(" "); 
        System.out.println("原始字符串: " + input);
        System.out.println("反转结果: " + reverseSentences(words));

        String input2 = "Hello world. This is a test.";
        String[] words2 = input2.split(" ");
        System.out.println("原始字符串: " + input2);
        System.out.println("反转结果: " + reverseSentences(words2));

        String input3 = "Single sentence example without a period at the end";
        String[] words3 = input3.split(" ");
        System.out.println("原始字符串: " + input3);
        System.out.println("反转结果: " + reverseSentences(words3));
    }
}

示例与输出

使用以下输入字符串进行测试： "Cats are cool. Dogs are cool. So are turtles."

运行 main 方法后，预期输出为：

原始字符串: Cats are cool. Dogs are cool. So are turtles.
反转结果: cool are Cats. cool are Dogs. turtles are So.
原始字符串: Hello world. This is a test.
反转结果: world Hello. a is This. test.
原始字符串: Single sentence example without a period at the end
反转结果: end the at without example sentence Single

注意事项与扩展

1. 标点符号处理：当前的实现只处理了句号(.)作为句子结束符。如果需要支持问号(?)、感叹号(!)或其他标点，需要在 word.endsWith(".") 条件中进行扩展，例如 word.endsWith(".") || word.endsWith("?") || word.endsWith("!")，或者使用正则表达式进行更灵活的匹配。
2. 单词分割：input.split(" ") 简单地按空格分割单词。这可能不足以处理所有情况，例如：
   • 连续的空格会导致空字符串。
   • 单词与标点符号之间没有空格（如 word,）。
   • 更复杂的标点符号（如括号、引号）。 对于更健壮的解决方案，可以考虑使用 input.split("\\s+") (匹配一个或多个空白字符) 或结合正则表达式预处理标点符号。
3. 空栈处理：在createSentence方法中，StringJoiner会自动处理空集合的情况，返回一个空字符串，因此无需额外检查。
4. 效率：StringBuilder和StringJoiner都是为高效字符串操作设计的，因此此方案在性能上表现良好。
5. 代码可读性：将从栈中构建句子的逻辑提取到单独的createSentence方法中，提高了代码的模块化和可读性。
6. 末尾空格处理：在reverseSentences方法的末尾，我们添加了逻辑来移除可能多余的末尾空格，以确保输出格式的整洁。

总结

通过结合Stack的LIFO特性、StringBuilder的高效拼接以及StringJoiner的便捷分隔符功能，我们可以优雅且高效地实现对包含多个句子的字符串进行单词反转。这种方法不仅解决了特定问题，也展示了如何利用Java标准库中的数据结构和工具来解决常见的字符串处理挑战。在实际应用中，根据具体需求对标点符号和单词分割逻辑进行适当的调整，可以使解决方案更加健壮和通用。

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