字串操作與語言 API

Arrays & StringsPriority 3 of 5 — Worth knowing — usually a variant of a must-know patternWorth knowing 更新於 Sep 18, 2026

範圍 — 字串的語言層機制：Python 的切片與方法、Java 的 String 與 StringBuilder、字元分類與大小寫轉換、字元算術、split/join 的陷阱，以及建構字串的效能守則——不談使用它們的演算法。 另見：string.md — 母表，收錄字串題型目錄與模板；string_examples.md — 從同一份檔案拆出來的 LC 解題實作庫；python_trick.md 與 java_trick.md — 一般語言慣用法；Collection.md — 怎麼在 Java 的各種集合之間做選擇。

LeetCode 題目清單

總覽

這裡沒有任何演算法，講的是底下那一層：你想都不用想就會用的那些呼叫，加上少數幾個會悄悄害你送出失敗的——Java 的 split 吃的是正規表達式、迴圈裡的 += 是平方級、Counter 會留下值為零的鍵、isalpha() 對非 ASCII 字母也回傳真。

關鍵性質

  • 不可變：String 在 Python 和 Java 都是不可變的——每次「修改」都是重新配置一份
  • 成本模型：串接是 O(len)，放進迴圈就變成 O(n²)。收進 list／StringBuilder，最後一次 join
  • 字元算術：Python 用 ord(c) - ord('a')、Java 用 c - 'a'，是查 26 格表的標準索引寫法
  • 什麼時候該看這頁：面試前，以及任何時候某個「很簡單」的字串呼叫行為跟你想的不一樣

Python 字串操作

python
# String <-> List conversion
s = "abcd"
char_list = list(s)           # ['a', 'b', 'c', 'd']
back_to_string = ''.join(char_list)  # "abcd"

# Join with separator
words = ["hello", "world"]
sentence = " ".join(words)    # "hello world"
csv = ",".join(words)         # "hello,world"

# Reverse iteration
s = "abcd"
for i in range(len(s)-1, -1, -1):
    print(s[i])  # d, c, b, a

# String slicing
s = "abcdef"
reversed_s = s[::-1]         # "fedcba"
every_other = s[::2]          # "ace"
substring = s[1:4]            # "bcd"

# Common string methods
s = "  Hello World  "
s.strip()                     # "Hello World"
s.lower()                     # "  hello world  "
s.upper()                     # "  HELLO WORLD  "
s.replace("World", "Python")  # "  Hello Python  "
s.split()                     # ['Hello', 'World']

# Character operations
char = 'a'
ord_val = ord(char)           # 97
back_to_char = chr(97)        # 'a'
is_alpha = char.isalpha()     # True
is_digit = '5'.isdigit()      # True

Java 字串操作

java
// String operations in Java
String s = "abcd";

// String to char array
char[] chars = s.toCharArray();
String backToString = new String(chars);

// StringBuilder for mutable strings
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello");
sb.append(" World");
sb.reverse();
String result = sb.toString();

// String methods
String str = "  Hello World  ";
str.trim()                    // "Hello World"
str.toLowerCase()             // "  hello world  "
str.toUpperCase()             // "  HELLO WORLD  "
str.replace("World", "Java")  // "  Hello Java  "
str.substring(2, 7)           // "Hello"
String[] words = str.split(" ");

// Character operations
char c = 'a';
int ascii = (int) c;          // 97
char backToChar = (char) 97;  // 'a'
boolean isLetter = Character.isLetter(c);
boolean isDigit = Character.isDigit('5');

字元分類與大小寫

string.md 裡雙指標與剖析模板所依賴的判斷式與大小寫轉換。

java
// java
// Key methods for character checking

char x = 'a';

// Check if alphabetic letter (a-z, A-Z)
Character.isLetter(x);         // true

// Check if digit (0-9)
Character.isDigit('5');        // true

// Check if letter or digit
Character.isLetterOrDigit(x);  // true

// Check if whitespace
Character.isWhitespace(' ');   // true

// Case conversion
Character.toLowerCase('A');    // 'a'
Character.toUpperCase('b');    // 'B'
python
# python
# Character checking methods

char = 'a'

# Check if alphabetic
char.isalpha()      # True

# Check if digit
'5'.isdigit()       # True

# Check if alphanumeric
char.isalnum()      # True

# Check if whitespace
' '.isspace()       # True

# Case conversion
char.upper()        # 'A'
char.lower()        # 'a'
  • ⚠️ Python 的 isalpha()／isdigit() 是認得 Unicode 的：'²'.isdigit() 是 True，'é'.isalpha() 也是 True。題目說「只有小寫英文字母」時，要精確就用 'a' <= c <= 'z' 來判斷。
  • ⚠️ Java 的 Character.isLetter 同樣認得 Unicode；LC 125 那類「跳過非英數字元」的掃描要的是 Character.isLetterOrDigit。
  • ⚠️ 大小寫轉換不保證可以來回還原——某些 locale 下 toLowerCase 會改變長度。面試輸入都是 ASCII，但要把這個假設講出來，不要默默當成理所當然。

字串操作技巧

python
# go through elements in str AVOID index out of range error
x = '1234'

for i in range(len(x)):
    if  i == len(x)-1 or x[i] != x[i+1]:
        print (x[i])
python
# string -> array

a = 1234
a_array = list(str(a))

In [12]: a_array
Out[12]: ['1', '2', '3', '4']
java
// java
// split string (java)
/** NOTE !!! split string via .split("") */

 for (String x : s.split("")){
    System.out.println(x);
 }

建構字串的效能

python
# Python: Use list and join
result = []
for item in items:
    result.append(process(item))
return ''.join(result)
java
// Java: Use StringBuilder
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (String item : items) {
    sb.append(process(item));
}
return sb.toString();
  • ⚠️ 迴圈裡的 s += x 在兩種語言都是 O(n²)。CPython 有時會對 refcount 為 1 的情況做最佳化，但絕對不要依賴它。
  • ⚠️ StringBuilder 不是執行緒安全的（那是 StringBuffer）——面試時不重要，當作追問的答案倒是值得知道。
  • ⚠️ 已知答案長度時就先配置好：new StringBuilder(n) 可以省掉一路加倍複製的成本。

摘要與速查

任務 Python Java
字串 → 字元 list(s) s.toCharArray()
字元 → 字串 "".join(chars) new String(chars)
反轉 s[::-1] new StringBuilder(s).reverse().toString()
取子字串 s[i:j] s.substring(i, j)
每隔一個字元 s[::2] 自己寫 i += 2 的迴圈
依空白切分 s.split() s.trim().split("\\s+")
依一個點字元切分 s.split(".") s.split("\\.") — 參數是正規表達式
切分並保留結尾空字串 s.split(",") s.split(",", -1)
用分隔符接起來 ",".join(parts) String.join(",", parts)
去掉頭尾空白 s.strip() s.trim()／s.strip()（Java 11+）
大小寫轉換 s.lower()／s.upper() s.toLowerCase()／s.toUpperCase()
取代 s.replace(a, b) s.replace(a, b)
尋找子字串 s.find(p)（找不到回 -1） s.indexOf(p)（找不到回 -1）
字元 → 碼位／碼位 → 字元 ord(c)／chr(n) (int) c／(char) n
對應到 26 個字母的索引 ord(c) - ord('a') c - 'a'
是否為字母／數字／英數 c.isalpha()／c.isdigit()／c.isalnum() Character.isLetter(c)／isDigit(c)／isLetterOrDigit(c)
次數表 Counter(s) int[26] 或 HashMap<Character,Integer>
逐步建構 list append 之後 join StringBuilder.append 之後 toString

值得背起來的坑

  1. Java 的 split 是正規表達式。 "a.b".split(".") 回傳的是一堆空字串。
  2. Java 的 split 會丟掉結尾的空字串。 "a,,".split(",") 長度是 1；傳 -1 才會保留。
  3. Python 切片永遠不會拋例外。 3 個字元的字串取 s[5:99] 得到 "" 而不是錯誤——方便，也是悶不吭聲的 bug 來源。
  4. Counter 會保留 0。 減到 0 之後要 del 掉那個鍵，否則跟新建的 Counter 做 == 比較會失敗。
  5. 絕對不要在迴圈裡串接字串。 收集起來，最後一次接。
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