Java 9+：利用正则表达式高效统计字符串中多子串出现次数并进行比较

本教程探讨如何在Java中，特别是在Java 9及更高版本中，无需显式循环地统计字符串中特定子串（如“cat”和“dog”）的出现次数，并比较它们是否相等。核心方法是利用java.util.Regex.Pattern和Matcher类的results().count()功能，实现简洁高效的代码，提升开发效率。

在java开发中，统计一个字符串中某个子串的出现次数是一个常见的需求。传统上，这通常通过循环遍历字符串、使用indexof结合循环、或者通过split方法（可能不完全准确，因为它会消耗分隔符）来实现。然而，当需求明确要求“不使用显式循环”时，我们需要寻找更高级、更声明式的方法。java 9引入的matcher.results().count()方法为解决这类问题提供了优雅且高效的途径。

Java 9+ 正则表达式解决方案

Java的java.util.regex包提供了强大的正则表达式功能，能够进行复杂的模式匹配。在Java 9及更高版本中，Matcher类新增了results()方法，它返回一个Stream<MatchResult>。结合Stream API的count()方法，我们可以非常方便地统计出所有匹配项的数量，而无需编写任何显式的循环代码。

其核心步骤如下：

1. 编译正则表达式模式： 使用Pattern.compile()方法将目标子串编译成一个Pattern对象。
2. 创建匹配器： 使用Pattern对象的matcher()方法，传入待搜索的字符串，创建一个Matcher对象。
3. 获取匹配结果流并计数： 调用Matcher对象的results()方法获取一个Stream<MatchResult>，然后在其上调用count()方法，即可得到匹配到的次数。

下面是一个具体的示例，演示如何统计字符串中“cat”和“dog”的出现次数并进行比较：

import java.util.regex.Matcher; import java.util.regex.Pattern;  public class SubStringCounter {      /**      * 统计字符串中“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，无需显式循环。      *      * @param s 待检查的输入字符串      * @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 catsDogs(String s) {         // 编译“cat”的正则表达式模式         Pattern pCat = Pattern.compile("cat");         // 编译“dog”的正则表达式模式         Pattern pDog = Pattern.compile("dog");          // 为“cat”创建匹配器并获取匹配结果流的计数         Matcher mCat = pCat.matcher(s);         long catCount = mCat.results().count(); // Java 9+ 特性          // 为“dog”创建匹配器并获取匹配结果流的计数         Matcher mDog = pDog.matcher(s);         long dogCount = mDog.results().count(); // Java 9+ 特性          // 比较两个子串的出现次数         return (catCount == dogCount);     }      public static void main(String[] args) {         // 测试用例         System.out.println("catdog: " + catsDogs("catdog"));         // 预期: true (1 cat, 1 dog)         System.out.println("catcat: " + catsDogs("catcat"));         // 预期: false (2 cat, 0 dog)         System.out.println("1cat1cadodog: " + catsDogs("1cat1cadodog")); // 预期: true (1 cat, 1 dog)         System.out.println("dogcatdogcat: " + catsDogs("dogcatdogcat")); // 预期: true (2 cat, 2 dog)         System.out.println("catdogcatdogdog: " + catsDogs("catdogcatdogdog")); // 预期: false (2 cat, 3 dog)         System.out.println("empty string: " + catsDogs(""));         // 预期: true (0 cat, 0 dog)         System.out.println("no match: " + catsDogs("abcde"));       // 预期: true (0 cat, 0 dog)     } }

注意事项

1. Java 版本要求： Matcher.results()方法是Java 9引入的新特性。如果您的项目使用的是Java 8或更早的版本，此方法将不可用。对于旧版本，您可能需要采用其他策略，例如：
   • 使用String.replaceAll()结合长度比较（例如，s.Length() – s.replaceAll(“cat”, “”).length() / “cat”.length()）。
   • 手动使用indexOf循环，但这与“无循环”的要求相悖。
   • 引入第三方库。
2. 正则表达式的灵活性： 示例中使用的是简单的字面量字符串作为模式。然而，Pattern类支持完整的正则表达式语法，这意味着您可以匹配更复杂的模式，例如忽略大小写（Pattern.CASE_INSENSITIVE）、匹配单词边界（bcatb）等。
3. 性能考量： 尽管此方法没有显式循环，但正则表达式引擎在内部执行匹配时仍然会进行复杂的计算。对于非常长的字符串和/或非常复杂的正则表达式模式，其性能开销可能会大于简单的indexOf循环。在大多数常见场景下，这种方法提供了良好的性能和极佳的代码可读性。
4. 子串重叠问题： 默认情况下，Matcher在找到一个匹配后，会从该匹配的末尾开始寻找下一个匹配，因此不会计算重叠的子串。例如，对于字符串“catcatcat”，模式“cat”会匹配3次。如果需要处理重叠匹配，正则表达式模式和匹配逻辑会变得更复杂，通常需要使用零宽断言。不过对于本教程中的固定子串，通常无需考虑此问题。

总结

利用Java 9+的java.util.regex.Pattern和Matcher.results().count()方法，我们能够以一种现代、简洁且高效的方式，在不使用显式循环的情况下统计字符串中特定子串的出现次数。这种方法不仅提升了代码的可读性和简洁性，也充分利用了Java平台的新特性，是处理此类字符串匹配与计数任务的推荐实践。在实际开发中，请根据项目所使用的Java版本和具体需求，选择最合适的实现方案。

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