StringBuilder APIの基本操作

主要なStringBuilderメソッド

1. append(String str)：文字列を末尾に追加します。
2. insert(int offset, String str)：指定位置に文字列を挿入します。
3. delete(int start, int end)：指定範囲の文字を削除します。
4. deleteCharAt(int index)：指定位置の文字を削除します。
5. reverse()：文字列を反転します。
6. toString()：StringBuilderをStringに変換します。
7. setCharAt(int index, char ch)：指定位置の文字を設定します。
8. charAt(int index)：指定位置の文字を取得します。
9. length()：文字列の長さを返します。
10. substring(int start, int end)：指定範囲の部分文字列を返します。

サンプルコード

public class StringManipulator {
    public static void main(String[] args) {
        // StringBuilderインスタンスの作成
        StringBuilder builder = new StringBuilder("こんにちは");

        // append()メソッド：末尾に文字列を追加
        builder.append(" 世界");
        System.out.println("追加後: " + builder.toString()); // 出力: "こんにちは 世界"

        // insert()メソッド：指定位置に文字列を挿入
        builder.insert(5, " Java");
        System.out.println("挿入後: " + builder.toString()); // 出力: "こんにちは Java 世界"

        // delete()メソッド：指定範囲の文字を削除
        builder.delete(5, 10);
        System.out.println("削除後: " + builder.toString()); // 出力: "こんにちは 世界"

        // deleteCharAt()メソッド：指定位置の文字を削除
        builder.deleteCharAt(5);
        System.out.println("文字削除後: " + builder.toString()); // 出力: "こんにちは世界"

        // reverse()メソッド：文字列を反転
        builder.reverse();
        System.out.println("反転後: " + builder.toString()); // 出力: "界世 はちにんこ"

        // toString()メソッド：StringBuilderをStringに変換
        String result = builder.toString();
        System.out.println("String変換: " + result); // 出力: "界世 はちにんこ"

        // setCharAt()メソッド：指定位置の文字を設定
        builder.setCharAt(0, '界');
        System.out.println("文字設定後: " + builder.toString()); // 出力: "界世 はちにんこ"

        // charAt()メソッド：指定位置の文字を取得
        char character = builder.charAt(1);
        System.out.println("インデックス1の文字: " + character); // 出力: "世"

        // length()メソッド：文字列の長さを取得
        int size = builder.length();
        System.out.println("長さ: " + size); // 出力: 10

        // substring()メソッド：部分文字列を取得
        String portion = builder.substring(0, 5);
        System.out.println("部分文字列 (0, 5): " + portion); // 出力: "界世 は"
    }
}

各メソッドの説明

1. append(String str)：

• 文字列strをStringBuilderの末尾に追加します。

builder.append(" 世界"); // "こんにちは 世界"

2. insert(int offset, String str)：

• 指定位置offsetに文字列strを挿入します。

builder.insert(5, " Java"); // "こんにちは Java 世界"

3. delete(int start, int end)：

• startからendまでの文字を削除します。

builder.delete(5, 10); // "こんにちは 世界"

4. deleteCharAt(int index)：

• 指定位置indexの文字を削除します。

builder.deleteCharAt(5); // "こんにちは世界"

5. reverse()：

• 文字列を反転します。

builder.reverse(); // "界世 はちにんこ"

6. toString()：

• StringBuilderをStringに変換します。

String result = builder.toString(); // "界世 はちにんこ"

7. setCharAt(int index, char ch)：

• 指定位置indexの文字をchに設定します。

builder.setCharAt(0, '界'); // "界世 はちにんこ"

8. charAt(int index)：

• 指定位置indexの文字を取得します。

char character = builder.charAt(1); // '世'

9. length()：

• 文字列の長さを取得します。

int size = builder.length(); // 10

10. substring(int start, int end)：

• startからendまでの部分文字列を取得します。

String portion = builder.substring(0, 5); // "界世 は"

問題解決

問題分析

最初はJavaの組み込みメソッドを使用していましたが、実行時間とメモリ使用量が最適ではなかったため、より効率的なアプローチを学び直しました。

主な戦略：

• 前後の空白と余分な空白を削除
• 全体の文字列を反転
• 個々の単語を反転（上記の関数を再利用）

最適化前：

最適化後：

ループによる回転操作は後ろから前へ進むのが最適で、そうしないとエラーが発生する可能性があります。

コード実装

問題151：単語の反転

class Solution {
    public String reverseWords(String input) {
        StringBuilder processed = cleanString(input);
        reverseFull(processed, 0, processed.length() - 1);
        reverseEachWord(processed);
        return processed.toString();
    }

    // 前後の空白と余分な空白を削除
    private StringBuilder cleanString(String text) {
        int begin = 0;
        int finish = text.length() - 1;
        
        // 前後の空白を削除
        while(text.charAt(begin) == ' ') begin++;       
        while(text.charAt(finish) == ' ') finish--;

        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        while(begin <= finish){
            char c = text.charAt(begin);
            // 余分な空白を削除
            // 1. 文字自体が空白
            // 2. 文字が空白で、前の文字が空白でない
            if(c != ' ' || builder.charAt(builder.length() - 1) != ' '){
                builder.append(c);
            }
            begin++;
        }       
        return builder;
    }

    // 全体の文字列を反転
    private void reverseFull(StringBuilder builder, int start, int end){
        while(start < end){
            char temp = builder.charAt(start);
            builder.setCharAt(start, builder.charAt(end));
            builder.setCharAt(end, temp);
            start++; end--;
        }
    }

    // 各単語を反転
    private void reverseEachWord(StringBuilder builder){
        int start = 0;
        int end = 1;
        int n = builder.length(); 
        while(start < n){
            while(end < n && builder.charAt(end) != ' '){
                end++;
            }

            reverseFull(builder, start, end - 1);
            start = end + 1;
            end = start + 1;
        }
    }
}

問題55：文字列の回転

import java.util.*;

public class StringRotator {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        
        // 整数nを読み込む
        int rotations = scanner.nextInt();
        scanner.nextLine(); // 改行文字を消費
        
        // 文字列を読み込みStringBuilderを作成
        StringBuilder text = new StringBuilder(scanner.nextLine());
        
        // 回転回数を文字列長で割った余りを計算
        rotations = rotations % text.length();
        
        // 文字列を回転
        while (rotations > 0) {
            char lastChar = text.charAt(text.length() - 1);
            for (int i = text.length() - 1; i > 0; i--) {
                text.setCharAt(i, text.charAt(i - 1));
            }
            text.setCharAt(0, lastChar);
            rotations--;
        }

        // 結果を出力
        System.out.println(text.toString());
    }
}