如何在.NET中通过索引有效地覆盖字符串的一部分？答案

【问题标题】：How to efficiently overwrite parts of a string by index in .NET?如何在.NET中通过索引有效地覆盖字符串的一部分？
【发布时间】：2011-03-28 10:01:11
【问题描述】：

在我的 .NET 程序中，我允许用户定义由业务逻辑计算的值的“字段”。这些字段具有位置和长度，因此它们都可以插入到给定索引处的单个输出字符串中。我还允许用户指定此输出字符串的默认内容。如果没有定义字段来替换给定位置，则输出默认字符

我的问题是，我怎样才能有效地做到这一点？ StringBuilder 类有一个 Insert(int index, string value) 方法，但这每次都会延长输出字符串而不是覆盖它。我是否必须使用 StringBuilder[int index] 索引器一次设置每个字符，这是否效率低下？由于我将多次执行此操作，因此我希望它尽可能快。

谢谢。

【问题讨论】：

" 由于我将多次这样做，我希望它尽可能快 "。定义“很多”？每个按钮点击数千次？那么这是过早的优化。夜间批处理作业每小时数百万次？还有过早的优化（一个多小时的一百万次点击大约每秒 278 次）。如果这个字符串操作被证明是一个瓶颈，我会惊呆的。
没错，但如果可能的话，编写高效的代码仍然很好。我只是在检查我没有做一些非常低效的事情。作为 .NET 开发人员，您总是听说过糟糕的字符串操作会导致性能损失。该程序的核心实际上将用于多个项目。第一个涉及文件转换。输出文件包含基于输入文件生成的值。我相信每个输入文件可能包含数百甚至数千条记录。但是使用此代码的未来应用程序可能会有更重的工作负载。
您可能最好考虑将字段附加到流，而不是构建字符串并编写它。使用System.IO.StringWriter，如果出于任何原因需要，您始终可以将输出作为字符串获取。
我实际上是在使用 StreamWriter 来输出文件。但是我使用 StringBuilder 来构建传递给 StreamWriter 的各个部分。
我很奇怪，并分析了 Split 与 StringBuilder 解决方案，Split-Zip 解决方案表现更好:) 这里是代码：pastebin.com/pKsaexWX

标签： .net string stringbuilder

【解决方案1】：

一次只做一个角色可能是你最好的选择。我这样说是因为在 StringBuilder 上调用 Insert 和 Remove 会导致字符向右/向左移动，就像在任何可变索引集合（如 List<char>）中的类似方法一样。

也就是说，这是一种让您的生活更轻松的扩展方法的绝佳候选者。

public static StringBuilder ReplaceSubstring(this StringBuilder stringBuilder, int index, string replacement)
{
    if (index + replacement.Length > stringBuilder.Length)
    {
        // You could throw an exception here, or you could just
        // append to the end of the StringBuilder -- up to you.
        throw new ArgumentOutOfRangeException();
    }

    for (int i = 0; i < replacement.Length; ++i)
    {
        stringBuilder[index + i] = replacement[i];
    }

    return stringBuilder;
}

使用示例：

var builder = new StringBuilder("My name is Dan.");
builder.ReplaceSubstring(11, "Bob");

Console.WriteLine(builder.ToString());

输出：

我叫鲍勃。

【讨论】：

感谢使用 ++i 而不是 i++，这让我在 for 循环中发疯。

【解决方案2】：

StringBuilder 类可让您构建可变字符串。在执行Insert 之前尝试使用Remove 函数。由于它是随机访问的，它应该非常快。只要StringBuilder 保持相同的容量，它就不会花时间在内存中复制字符串。如果您知道字符串会变长，请尝试在调用New StringBuilder()时将容量设置为更大

【讨论】：

使用Remove 和Insert 将涉及移动内存。
另外，如果字段被定义为（位置，长度）touple，你需要做一些数学运算，如果插入的文本比文本短或长，它会替换。
+1 我没想过将 Remove 方法与 Insert 方法结合使用。这至少是一种选择。谢谢。

【解决方案3】：

只要字符串是不可变的，对它的每次操作都会导致 GC 负载，甚至 StringBuilder 插入/删除调用。我会通过插入点剪切源字符串，然后用需要插入的数据“压缩”它。之后，您可以在列表中连接字符串，以获得结果字符串。

这是一个执行拆分/压缩操作的示例代码。它假定，字段被定义为（位置、长度、值）的元组。

public class Field
{
    public int pos { get; set; }
    public int len { get; set; }
    public string value { get; set; }
    public string tag { get; set; }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var source = "You'r order price [price] and qty [qty].";
        var fields = new List<Field>();
        fields.Add(new Field()
        {
            pos = 18, 
            len = 7, 
            value = "15.99$",
            tag = "price"
        });
        fields.Add(new Field()
        {
            pos = 37-3,
            len = 5,
            value = "7",
            tag = "qty"
        });
        Console.WriteLine(Zip(Split(source, fields), fields));
        Console.WriteLine(ReplaceRegex(source, fields));

    }

    static IEnumerable<string> Split(string source, IEnumerable<Field> fields)
    {
        var index = 0;
        foreach (var field in fields.OrderBy(q => q.pos))
        {
            yield return source.Substring(index, field.pos - index);
            index = field.pos + field.len;
        }
        yield return source.Substring(index, source.Length - index);
    }
    static string Zip(IEnumerable<string> splitted, IEnumerable<Field> fields)
    {
        var items = splitted.Zip(fields, (l, r) => new string[] { l, r.value }).SelectMany(q => q).ToList();
        items.Add(splitted.Last());
        return string.Concat(items);
    }
    static string ReplaceRegex(string source, IEnumerable<Field> fields)
    {
        var fieldsDict = fields.ToDictionary(q => q.tag);
        var re = new Regex(@"\[(\w+)\]");
        return re.Replace(source, new MatchEvaluator((m) => fieldsDict[m.Groups[1].Value].value));
    }
}

顺便说一句，使用正则表达式替换特殊的用户标记会更好，例如 [价格]、[数量]？

【讨论】：

StringBuilders，不像普通的字符串，不是不可变的。
但是它们对内部的字节数组进行操作，并且在数组的中间插入，会导致内存重新分配。
+1 以获得有趣的解决方案。但是，将我现有的代码更改为像这样工作的工作量太大，尤其是在我的最后期限很紧的情况下。

【解决方案4】：

我建议使用StringBuilder 类。但是，您可以使用字符串执行此操作，但可能会产生副作用。这里有几篇博文展示了如何操作字符串和可能的副作用。

http://philosopherdeveloper.wordpress.com/2010/05/28/are-strings-really-immutable-in-net/

http://philosopherdeveloper.wordpress.com/2010/06/13/string-manipulation-in-net-epilogue-plus-new-theme/

【讨论】：

【解决方案5】：

如果替换子字符串将成为一个很大的瓶颈，您可能希望完全放弃子字符串的事情。相反，将您的数据分解为可以独立修改的字符串。类似于以下内容：

class DataLine
{
    public string Field1;
    public string Field2;
    public string Field3;

    public string OutputDataLine()
    {
        return Field1 + Field2 + Field3;
    }
}

这是一个简单的静态示例，但我确信它可以变得更通用，以便如果每个用户以不同的方式定义字段，您就可以处理它。将数据分解为字段后，如果您仍需要修改字段中的单个字符，至少您不会触及整个数据集。

现在，这可能会将瓶颈推向 OutputDataLine 函数，具体取决于您对数据执行的操作。但如果需要，可以单独处理。

【讨论】：

【解决方案6】：

如果您的字符串已经针对长度进行了预格式化，那么 StringBuilder 类具有

public StringBuilder Replace(string oldValue, string newValue, int startIndex, int count)

只需设置您的起始索引和计数 = 1，这样您就可以替换该特定实例。

您可以做的另一件事是使用 String.Format()。将所有预定义的字段转换为索引，这样您就可以得到一个像“This {0} is very {1}”这样的字符串，然后只需将参数与特定索引匹配并执行 String.Format(myString, myParams);

-劳尔

【讨论】：

【解决方案7】：

正如您所说，StringBuilder 具有 Insert 方法但没有 Overwrite 方法。
所以我为我的项目创建了覆盖扩展方法，见下文。
请注意，如果 StringBuilder 没有足够的空间容纳它，它将削减价值。但是，您可以轻松修改其逻辑。

    public static void Overwrite( this StringBuilder sb, int index, string value )
    {
        int len = Math.Min( value.Length, sb.Length - index );
        sb.Remove( index, len );
        sb.Insert( index, value.Substring( 0, len ) );
    }

【讨论】：