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Java教程：利用栈实现字符串中多句单词的反转

霞舞

发布： 2025-10-30 09:56:07

原创

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Java教程：利用栈实现字符串中多句单词的反转

本教程详细阐述如何利用java中的栈（stack）数据结构，结合`stringbuilder`和`stringjoiner`，高效地实现对包含多个句子的字符串中每个句子单词的反转。通过精确检测句末标点符号，程序能够独立处理并重组每个反转后的句子，从而解决仅反转首句的问题，最终生成一个完整且单词顺序符合要求的输出字符串。

引言：多句字符串单词反转的挑战

在字符串处理中，一个常见的需求是将句子中的单词顺序反转。例如，将“Cats are cool”变为“cool are Cats”。当处理包含多个句子的字符串时，如“Cats are cool. Dogs are cool. So are turtles.”，任务则升级为需要对每个句子独立进行单词反转，并保持句子的原有顺序，最终得到“cool are Cats. cool are Dogs. turtles are So.”。

初学者在尝试解决此类问题时，常会遇到一个普遍的困境：程序只能成功反转第一个句子的单词，而无法继续处理后续的句子。这通常是因为缺乏一个有效的机制来识别句子的边界，并在每个句子结束后清空并重用反转逻辑。本文将深入探讨如何利用Java的栈（Stack）数据结构，配合StringBuilder和StringJoiner，优雅地解决这一问题。

核心原理：栈在单词反转中的应用

栈（Stack）是一种“后进先出”（LIFO, Last In, First Out）的数据结构，这使其成为反转元素顺序的理想工具。当我们将单词按顺序推入栈中，然后逐个弹出时，弹出的顺序自然就是推入顺序的反向。

对于多句字符串的单词反转，其核心思想是：

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遍历输入字符串中的每个单词。
将每个单词推入栈中。
当检测到一个句子的结束（例如，遇到句号、问号或感叹号）时，将栈中所有单词依次弹出，并将它们拼接起来形成反转后的句子。
清空栈，为处理下一个句子做准备。
重复上述过程，直到所有句子都被处理完毕。

处理多句：句末检测与分段处理

解决多句反转的关键在于准确识别句子的结束。在大多数情况下，句号（.）、问号（?）或感叹号（!）是句子的自然分隔符。当程序遍历到以这些标点符号结尾的单词时，就意味着一个句子的处理单元已经完成。

为了有效地管理和拼接反转后的句子，我们将引入StringBuilder来累积最终结果，并使用StringJoiner来高效地将栈中弹出的单词拼接成一个完整的句子。

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实现细节：Java代码示例

以下是实现多句字符串单词反转的Java代码示例，它包含一个主方法 reverseSentences 和一个辅助方法 createSentence。

reverseSentences 方法解析

reverseSentences 方法负责迭代输入单词数组，将单词推入栈中，并在检测到句末时调用辅助方法来构建反转后的句子。

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 包含所有单词的字符串数组，单词之间已按空格分隔。
     * @return 包含所有反转后句子的新字符串。
     */
    public static String reverseSentences(String[] wordArray) {
        Stack<String> stack = new Stack<>(); // 用于临时存储单词以进行反转
        StringBuilder reversedSentences = new StringBuilder(); // 用于构建最终的反转后字符串

        for (String word : wordArray) {
            // 检查当前单词是否以句号结尾，作为句子结束的标志
            if (word.endsWith(".")) {
                // 将不带句号的单词推入栈中
                stack.push(word.substring(0, word.length() - 1));

                // 调用辅助方法从栈中弹出单词并构建反转后的句子
                reversedSentences
                    .append(createSentence(stack)) // 拼接反转后的句子
                    .append(". ");                 // 在句子末尾添加句号和空格

            } else {
                // 如果不是句末单词，则直接推入栈中
                stack.push(word);
            }
        }
        // 返回最终构建的字符串，去除末尾可能多余的空格
        return reversedSentences.toString().trim();
    }

    /**
     * 从栈中弹出所有单词并使用空格连接，形成一个反转后的句子。
     *
     * @param stack 包含一个句子所有单词的栈。
     * @return 反转后的句子字符串。
     */
    public static String createSentence(Stack<String> stack) {
        // 使用 StringJoiner 以空格作为分隔符连接单词
        StringJoiner sentence = new StringJoiner(" ");
        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) {
        // 示例输入字符串，按空格分割成单词数组
        String input = "Cats are cool. Dogs are cool. So are turtles.";
        String[] words = input.split(" ");

        // 调用方法进行反转并打印结果
        System.out.println(reverseSentences(words));
    }
}

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createSentence 方法解析

createSentence 是一个辅助方法，它接收一个栈作为参数，然后循环从栈中弹出所有单词。为了高效地将这些单词以空格分隔拼接成一个字符串，我们使用了 StringJoiner。StringJoiner 能够自动处理分隔符的添加，避免了手动拼接可能产生的多余分隔符问题。

关键数据结构：Stack, StringBuilder, StringJoiner

Stack<String>: 核心数据结构，用于临时存储一个句子中的单词。其LIFO特性确保了单词弹出的顺序是推入顺序的反向，从而实现单词反转。
StringBuilder: 用于高效地构建最终结果字符串。由于字符串的不可变性，频繁的字符串拼接操作会创建大量中间对象，StringBuilder 通过在内部可变字符数组上操作，显著提高了性能。
StringJoiner: 用于将从栈中弹出的单词以指定分隔符（此处是空格）连接成一个完整的句子。它简化了拼接逻辑，特别是在处理多个元素时。

注意事项与扩展

标点符号处理: 当前实现仅处理以句号结尾的句子。如果需要支持问号（?）、感叹号（!）或其他标点，需要修改 if (word.endsWith(".")) 条件，使其能识别多种句末标点。例如，可以使用 word.matches(".*[.!?,]$") 来匹配多种标点。
输入字符串分割: 示例中使用了 split(" ") 来分割单词。这假设单词之间仅由单个空格分隔。如果输入字符串中包含多个连续空格，或者其他分隔符（如制表符），可能需要使用 split("\s+") 来更健壮地处理。
空句子或单个单词的句子: 当前逻辑能够正确处理这些情况。例如，“Hello.” 会反转为“Hello.”。
句首大写和标点还原: 示例代码在处理句号时，会将其从单词中移除（word.substring(0, word.length() - 1)），然后在拼接句子时手动添加句号。这确保了句号始终在句末。如果需要保留其他标点，或处理句首大写等语言学规则，可能需要更复杂的逻辑。
性能: 对于非常长的字符串，StringBuilder 和 StringJoiner 提供了良好的性能。
错误处理: 在实际应用中，可能需要考虑输入为空或格式不正确的情况，增加相应的错误检查。

总结

通过本教程，我们学习了如何利用Java的 Stack、StringBuilder 和 StringJoiner 有效地解决多句字符串中单词反转的问题。关键在于识别句子边界，并在每个句子结束后利用栈的LIFO特性反转单词，然后使用高效的工具重新构建句子。这种方法不仅解决了常见的单句反转限制，也为处理更复杂的文本操作提供了坚实的基础。

以上就是Java教程：利用栈实现字符串中多句单词的反转的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！