1. 问题概述
给定两个字符串数组，例如 String[] s1 = {"a", "c", "e"} 和 String[] s2 = {"b", "d", "f"}。我们的目标是创建一个新的字符串数组，其中包含 s1 中每个字符串与 s2 中每个字符串组合后的所有可能结果。例如，对于上述输入，期望的输出是 {"ab", "ad", "af", "cb", "cd", "cf", "eb", "ed", "ef"}。
2. 基于嵌套循环的命令式实现
这种方法是最直观且普遍适用的，通过使用两层循环遍历两个输入数组，并在每次迭代中将元素进行拼接并存储到结果数组中。
2.1 实现原理
- 确定结果数组大小： 新数组的大小将是第一个数组长度与第二个数组长度的乘积。
- 初始化结果数组： 根据计算出的总长度创建一个新的字符串数组。
-
嵌套循环：
- 外层循环遍历第一个数组 s1。
- 内层循环遍历第二个数组 s2。
- 在内层循环中，将 s1 的当前元素与 s2 的当前元素拼接起来。
- 将拼接后的字符串依次存入结果数组中，并维护一个索引来跟踪当前存储位置。
2.2 Java 示例代码
public class StringCombiner {
/**
* 组合两个字符串数组中的所有元素，生成一个新的字符串数组。
*
* @param s1 第一个字符串数组
* @param s2 第二个字符串数组
* @return 包含所有组合结果的新字符串数组
*/
public static String[] combineAllStrings(String[] s1, String[] s2) {
// 处理空数组或null输入的情况
if (s1 == null || s2 == null) {
return new String[0]; // 返回空数组
}
int totalCombinations = s1.length * s2.length;
String[] result = new String[totalCombinations];
int resultIndex = 0; // 用于跟踪结果数组的当前索引
// 嵌套循环遍历两个数组
for (int i = 0; i < s1.length; i++) {
for (int j = 0; j < s2.length; j++) {
// 拼接字符串并存入结果数组
result[resultIndex++] = s1[i] + s2[j];
}
}
return result;
}
public static void main(String[] args) {
String[] arr1 = {"a", "c", "e"};
String[] arr2 = {"b", "d", "f"};
String[] combined = combineAllStrings(arr1, arr2);
System.out.print("组合结果: [");
for (int i = 0; i < combined.length; i++) {
System.out.print("\"" + combined[i] + "\"");
if (i < combined.length - 1) {
System.out.print(", ");
}
}
System.out.println("]");
// 预期输出: ["ab", "ad", "af", "cb", "cd", "cf", "eb", "ed", "ef"]
}
}2.3 注意事项
- 索引管理： 在嵌套循环中，务必正确管理结果数组的索引，确保每个组合都被存储且不越界。
- 空数组处理： 考虑输入数组为空或 null 的情况，避免 NullPointerException 或 ArrayIndexOutOfBoundsException。
- 性能： 对于非常大的输入数组，这种方法的时间复杂度为 O(mn)，其中 m 和 n 分别是两个数组的长度。空间复杂度也为 O(mn)。
3. 基于 LINQ 的声明式实现 (C#)
对于 C# 开发者，语言集成查询（LINQ）提供了一种更为简洁和声明式的方式来处理集合操作，包括这种组合场景。
3.1 实现原理
LINQ 的 from ... in ... from ... in ... select ... 语法可以非常优雅地表达两个集合之间的笛卡尔积（即所有可能的组合）。它将自动处理迭代和结果收集。
3.2 C# 示例代码
using System;
using System.Linq;
public class StringCombiner
{
/**
* 使用 LINQ 组合两个字符串数组中的所有元素，生成一个新的字符串数组。
*
* @param s1 第一个字符串数组
* @param s2 第二个字符串数组
* @return 包含所有组合结果的新字符串数组
*/
public static string[] CombineAllStringsLinq(string[] s1, string[] s2)
{
// 处理空数组或null输入的情况
if (s1 == null || s2 == null)
{
return new string[0];
}
string[] output =
(
from firstElement in s1
from secondElement in s2
select $"{firstElement}{secondElement}" // 使用字符串插值进行拼接
).ToArray(); // 将 LINQ 查询结果转换为数组
return output;
}
public static void Main(string[] args)
{
string[] arr1 = new string[] { "a", "c", "e" };
string[] arr2 = new string[] { "b", "d", "f" };
string[] combined = CombineAllStringsLinq(arr1, arr2);
Console.WriteLine($"组合结果: [{string.Join(", ", combined.Select(s => $"\"{s}\""))}]");
// 预期输出: 组合结果: ["ab", "ad", "af", "cb", "cd", "cf", "eb", "ed", "ef"]
}
}3.3 优点与注意事项
- 简洁性： LINQ 代码通常比命令式循环更简洁、更易读，尤其是在处理复杂查询时。
- 可读性： from ... from ... select 语法非常直观，清晰表达了“从第一个集合中取一个，从第二个集合中取一个，然后组合它们”的意图。
- 功能强大： LINQ 不仅限于此，还可以轻松添加过滤（where）、排序（orderby）等操作。
- 性能： LINQ 查询在内部也会进行迭代，其底层实现通常会优化，但在某些极端性能敏感的场景下，手动循环可能会有微小的优势（通常可以忽略不计）。
- 惰性求值： LINQ 查询默认是惰性求值的，只有当调用 ToArray()、ToList() 或迭代结果时才会执行。
4. 总结
本文介绍了两种将两个字符串数组元素进行全组合的有效方法。对于追求通用性和底层控制的场景，基于嵌套循环的命令式方法是一个可靠的选择，适用于任何支持循环和数组操作的编程语言。而对于 C# 开发者，LINQ 的声明式方法则提供了更高的代码简洁性和可读性，能够以更优雅的方式解决此类问题。在实际开发中，开发者应根据项目需求、团队规范以及对代码可读性和性能的权衡来选择最合适的实现方式。无论选择哪种方法，处理空输入和确保正确索引管理都是实现健壮代码的关键。
