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Julia 字符串

terry • • Julia教程 • 阅读 318

字符串

Julia 中处理 ASCII 文本简洁高效，也可以处理 Unicode 。使用 C 风格的字符串代码来处理 ASCII 字符串，性能和语义都没问题。如果这种代码遇到非 ASCII 文本，会提示错误，而不是显示乱码。这时，修改代码以兼容非 ASCII 数据也很简单。

关于 Julia 字符串，有一些值得注意的高级特性：

  • String 是个抽象类型，不是具体类型
  • Julia 的 Char 类型代表单字符，是由 32 位整数表示的 Unicode 码位
  • 与 Java 中一样，字符串不可更改：String 对象的值不能改变。要得到不同的字符串，需要构造新的字符串
  • 概念上，字符串是从索引值映射到字符的部分函数，对某些索引值，如果不是字符，会抛出异常
  • Julia 支持全部 Unicode 字符: 文本字符通常都是 ASCII 或 UTF-8 的，但也支持其它编码

字符

Char 表示单个字符：它是 32 位整数，值参见 Unicode 码位 。 Char 必须使用单引号：

julia> x
x

julia> typeof(ans)
Char

可以把 Char 转换为对应整数值：

julia> int(x)
120

julia> typeof(ans)
Int64

在 32 位架构上， typeof(ans) 的类型为 Int32 。也可以把整数值转换为 Char ：

julia> char(120)
x

并非所有的整数值都是有效的 Unicode 码位，但为了性能， char 一般不检查其是否有效。如果你想要确保其有效，使用 is_valid_char 函数：

julia> char(0x110000)
U110000

julia> is_valid_char(0x110000)
false

目前，有效的 Unicode 码位为，从 U+00 至 U+d7ff，以及从 U+e000 至 U+10ffff。

可以用单引号包住 u 及跟着的最多四位十六进制数，或者 U 及跟着的最多八位（有效的字符，最多需要六位）十六进制数，来输入 Unicode 字符：

julia> u0


julia> u78
x

julia> u2200
∀

julia> U10ffff
U10ffff

Julia 使用系统默认的区域和语言设置来确定，哪些字符可以被正确显示，哪些需要用 u 或 U 的转义来显示。除 Unicode 转义格式之外，所有 C 语言转义的输入格式都能使：

julia> int()
0

julia> int(	)
9

julia> int(
)
10

julia> int(e)
27

julia> int(x7f)
127

julia> int(177)
127

julia> int(xff)
255

可以对 Char 值比较大小，也可以做少量算术运算：

julia> A < a
true

julia> A <= a <= Z
false

julia> A <= X <= Z
true

julia> x - a
23

julia> A + 1
B

字符串基础

字符串文本应放在双引号 "..." 或三个双引号 """...""" 中间：

julia> str = "Hello, world.
"
"Hello, world.
"

julia> """Contains "quote" characters"""
"Contains "quote" characters"

使用索引从字符串提取字符：

julia> str[1]
H

julia> str[6]
,

julia> str[end]

Julia 中的索引都是从 1 开始的，最后一个元素的索引与字符串长度相同，都是 n 。

在任何索引表达式中，关键词 end 都是最后一个索引值（由 endof(str) 计算得到）的缩写。可以对字符串做 end 算术或其它运算：

julia> str[end-1]
.

julia> str[end/2]
 

julia> str[end/3]
ERROR: InexactError()
 in getindex at string.jl:59

julia> str[end/4]
ERROR: InexactError()
 in getindex at string.jl:59

索引小于 1 或者大于 end ，会提示错误：

julia> str[0]
ERROR: BoundsError()

julia> str[end+1]
ERROR: BoundsError()

使用范围索引来提取子字符串：

julia> str[4:9]
"lo, wo"
str[k] 和 str[k:k] 的结果不同：

julia> str[6]
,

julia> str[6:6]
","

前者是类型为 Char 的单个字符，后者为仅有一个字符的字符串。在 Julia 中这两者完全不同。

Unicode 和 UTF-8

Julia 完整支持 Unicode 字符和字符串。正如上文所讨论的 ，在字符文本中， Unicode 码位可以由 u 和 U 来转义，也可以使用标准 C 的转义序列。它们都可以用来写字符串文本：

julia> s = "u2200 x u2203 y"
"∀ x ∃ y"

非 ASCII 字符串文本使用 UTF-8 编码。 UTF-8 是一种变长编码，意味着并非所有的字符的编码长度都是相同的。在 UTF-8 中，码位低于 0x80 (128) 的字符即 ASCII 字符，编码如在 ASCII 中一样，使用单字节；其余码位的字符使用多字节，每字符最多四字节。这意味着 UTF-8 字符串中，并非所有的字节索引值都是有效的字符索引值。如果索引到无效的字节索引值，会抛出错误：

julia> s[1]
∀

julia> s[2]
ERROR: invalid UTF-8 character index
 in next at ./utf8.jl:68
 in getindex at string.jl:57

julia> s[3]
ERROR: invalid UTF-8 character index
 in next at ./utf8.jl:68
 in getindex at string.jl:57

julia> s[4]

上例中，字符 ∀ 为 3 字节字符，所以索引值 2 和 3 是无效的，而下一个字符的索引值为 4。

由于变长编码，字符串的字符数（由 length(s) 确定）不一定等于字符串的最后索引值。对字符串 s 进行索引，并从 1 遍历至 endof(s) ，如果没有抛出异常，返回的字符序列将包括 s 的序列。因而 length(s) <= endof(s)。下面是个低效率的遍历 s 字符的例子：

julia> for i = 1:endof(s)
         try
           println(s[i])
         catch
           # ignore the index error
         end
       end
∀

x

∃

y

所幸我们可以把字符串作为遍历对象，而不需处理异常：

julia> for c in s
         println(c)
       end
∀

x

∃

y

Julia 不只支持 UTF-8 ，增加其它编码的支持也很简单。特别是，Julia 还提供了 utf16string 和 utf32string 类型，由 utf16(s)和 utf32(s)函数分别支持 UTF-16 和 UTF-32 编码。它还为 UTF-16 或 UTF-32 字符串提供了别名 WString 和 wstring(s)，两者的选择取决于 Cwchar_t 大小。有关
UTF-8 的讨论，详见下面的字节数组文本。

内插

字符串连接是最常用的操作：

julia> greet = "Hello"
"Hello"

julia> whom = "world"
"world"

julia> string(greet, ", ", whom, ".
")
"Hello, world.
"

像 Perl 一样， Julia 允许使用 $ 来内插字符串文本：

julia> "$greet, $whom.
"
"Hello, world.
"

系统会将其重写为字符串文本连接。

$ 将其后的最短的完整表达式内插进字符串。可以使用小括号将任意表达式内插：

julia> "1 + 2 = $(1 + 2)"
"1 + 2 = 3"

字符串连接和内插都调用 string 函数来把对象转换为 String 。与在交互式会话中一样，大多数非 String 对象被转换为字符串：

julia> v = [1,2,3]
3-element Array{Int64,1}:
 1
 2
 3

julia> "v: $v"
"v: [1,2,3]"

Char 值也可以被内插到字符串中：

julia> c = x
x

julia> "hi, $c"
"hi, x"

要在字符串文本中包含 $ 文本，应使用反斜杠将其转义：

julia> print("I have $100 in my account.
")
I have $100 in my account.

一般操作

使用标准比较运算符，按照字典顺序比较字符串：

julia> "abracadabra" < "xylophone"
true

julia> "abracadabra" == "xylophone"
false

julia> "Hello, world." != "Goodbye, world."
true

julia> "1 + 2 = 3" == "1 + 2 = $(1 + 2)"
true

使用 search 函数查找某个字符的索引值：

julia> search("xylophone", x)
1

julia> search("xylophone", p)
5

julia> search("xylophone", z)
0

可以通过提供第三个参数，从此偏移值开始查找：

julia> search("xylophone", o)
4

julia> search("xylophone", o, 5)
7

julia> search("xylophone", o, 8)
0

另一个好用的处理字符串的函数 repeat ：

julia> repeat(".:Z:.", 10)
".:Z:..:Z:..:Z:..:Z:..:Z:..:Z:..:Z:..:Z:..:Z:..:Z:."

其它一些有用的函数：

  • endof(str) 给出 str 的最大（字节）索引值
  • length(str) 给出 str 的字符数
  • i = start(str) 给出第一个可在 str 中被找到的字符的有效索引值（一般为 1 ）
  • c, j = next(str,i) 返回索引值 i 处或之后的下一个字符，以及之后的下一个有效字符的索引值。通过 start 和 endof ，可以用来遍历 str 中的字符
  • ind2chr(str,i) 给出字符串中第 i 个索引值所在的字符，对应的是第几个字符
  • chr2ind(str,j) 给出字符串中索引为 i 的字符，对应的（第一个）字节的索引值

非标准字符串文本

Julia 提供了非标准字符串文本 。它在正常的双引号括起来的字符串文本上，添加了前缀标识符。下面将要介绍的正则表达式、字节数组文本和版本号文本，就是非标准字符串文本的例子。元编程章节有另外的一些例子。

正则表达式

Julia 的正则表达式 (regexp) 与 Perl 兼容，由 PCRE 库提供。它是一种非标准字符串文本，前缀为 r ，最后面可再跟一些标识符。最基础的正则表达式仅为 r"..." 的形式：

julia> r"^s*(?:#|$)"
r"^s*(?:#|$)"

julia> typeof(ans)
Regex (constructor with 3 methods)

检查正则表达式是否匹配字符串，使用 ismatch 函数：

julia> ismatch(r"^s*(?:#|$)", "not a comment")
false

julia> ismatch(r"^s*(?:#|$)", "# a comment")
true

ismatch 根据正则表达式是否匹配字符串，返回真或假。 match 函数可以返回匹配的具体情况：

julia> match(r"^s*(?:#|$)", "not a comment")

julia> match(r"^s*(?:#|$)", "# a comment")
RegexMatch("#")

如果没有匹配， match 返回 nothing，这个值不会在交互式会话中打印。除了不被打印，这个值完全可以在编程中正常使用：

m = match(r"^s*(?:#|$)", line)
if m == nothing
  println("not a comment")
else
  println("blank or comment")
end

如果匹配成功， match 的返回值是一个 RegexMatch 对象。这个对象记录正则表达式是如何匹配的，包括类型匹配的子字符串，和其他捕获的子字符串。本例中仅捕获了匹配字符串的一部分，假如我们想要注释字符后的非空白开头的文本，可以这么写：

julia> m = match(r"^s*(?:#s*(.*?)s*$|$)", "# a comment ")
RegexMatch("# a comment ", 1="a comment")

当调用 match 时，你可以选择指定一个索引，它指示在哪里开始搜索。比如:

julia> m = match(r"[0-9]","aaaa1aaaa2aaaa3",1)
RegexMatch("1")

julia> m = match(r"[0-9]","aaaa1aaaa2aaaa3",6)
RegexMatch("2")

julia> m = match(r"[0-9]","aaaa1aaaa2aaaa3",11)
RegexMatch("3")

可以在 RegexMatch 对象中提取下列信息：

  • 完整匹配的子字符串： m.match
  • 捕获的子字符串组成的字符串多元组： m.captures
  • 完整匹配的起始偏移值： m.offset
  • 捕获的子字符串的偏移值向量： m.offsets

对于没匹配的捕获，m.captures 的内容不是子字符串，而是 nothing ，m.offsets 为 0 偏移（Julia 中的索引值都是从 1 开始的，因此 0 偏移值表示无效）：

julia> m = match(r"(a|b)(c)?(d)", "acd")
RegexMatch("acd", 1="a", 2="c", 3="d")

julia> m.match
"acd"

julia> m.captures
3-element Array{Union(SubString{UTF8String},Nothing),1}:
 "a"
 "c"
 "d"

julia> m.offset
1

julia> m.offsets
3-element Array{Int64,1}:
 1
 2
 3

julia> m = match(r"(a|b)(c)?(d)", "ad")
RegexMatch("ad", 1="a", 2=nothing, 3="d")

julia> m.match
"ad"

julia> m.captures
3-element Array{Union(SubString{UTF8String},Nothing),1}:
 "a"
 nothing
 "d"

julia> m.offset
1

julia> m.offsets
3-element Array{Int64,1}:
 1
 0
 2

可以把结果多元组绑定给本地变量：

julia> first, second, third = m.captures; first
"a"

可以在右引号之后，使用标识符 i,m, s及 x 的组合，来修改正则表达式的行为。这几个标识符的用法与 Perl 中的一样，详见 perlre manpage ：

i   不区分大小写

m   多行匹配。 "^" 和 "$" 匹配多行的起始和结尾

s   单行匹配。 "." 匹配所有字符，包括换行符

    一起使用时，例如 r""ms 中， "." 匹配任意字符，而 "^" 与 "$" 匹配字符串中新行之前和之后的字符

x   忽略大多数空白，除非是反斜杠。可以使用这个标识符，把正则表达式分为可读的小段。 # 字符被认为是引入注释的元字符

例如，下面的正则表达式使用了所有选项：

julia> r"a+.*b+.*?d$"ism
r"a+.*b+.*?d$"ims

julia> match(r"a+.*b+.*?d$"ism, "Goodbye,
Oh, angry,
Bad world
")
RegexMatch("angry,
Bad world")

Julia 支持三个双引号所引起来的正则表达式字符串，即 r"""...""" 。这种形式在正则表达式包含引号或换行符时比较有用。

… 三重引号的正则字符串，形式为 r"""..."""，也是 … 支持的（可能对于含有 … 等式标记或换行的正则表达式是方便的）。

字节数组文本

另一类非标准字符串文本为 b"..." ，可以表示文本化的字节数组，如 Uint8 数组。习惯上，非标准文本的前缀为大写，会生成实际的字符串对象；而前缀为小写的，会生成非字符串对象，如字节数组或编译后的正则表达式。字节表达式的规则如下：

  • ASCII 字符与 ASCII 转义符生成一个单字节
  • x 和八进制转义序列生成对应转义值的字节
  • Unicode 转义序列生成 UTF-8 码位的字节序列

三种情况都有的例子：

julia> b"DATAxffu2200"
8-element Array{Uint8,1}:
 0x44
 0x41
 0x54
 0x41
 0xff
 0xe2
 0x88
 0x80

ASCII 字符串 “DATA” 对应于字节 68, 65, 84, 65 。 xff 生成的单字节为 255 。Unicode 转义 u2200 按 UTF-8 编码为三字节 226, 136, 128 。注意，字节数组的结果并不对应于一个有效的 UTF-8 字符串，如果把它当作普通的字符串文本，会得到语法错误：

julia> "DATAxffu2200"
ERROR: syntax: invalid UTF-8 sequence

xff 和 uff 也不同：前者是字节 255 的转义序列；后者是码位 255 的转义序列，将被 UTF-8 编码为两个字节：

julia> b"xff"
1-element Array{Uint8,1}:
 0xff

julia> b"uff"
2-element Array{Uint8,1}:
 0xc3
 0xbf

在字符文本中，这两个是相同的。 xff 也可以代表码位 255，因为字符永远代表码位。然而在字符串中，x 转义永远表示字节而不是码位，而 u 和 U 转义永远表示码位，编码后为 1 或多个字节。

版本号文字

版本号可以很容易地用非标准字符串的形式 v"..." 表示。版本号会遵循语义版本的规范创建 VersionNumber 对象，因此版本号主要是由主版本号，次版本号和补丁的值决定的，其后是预发布和创建的数字注释。例如，v"0.2.1-rc1+win64" 可以被分块解释为主版本 0，次要版本 2，补丁版本 1，预发布
RC1 和创建为 Win64。当输入一个版本号时，除了主版本号的其余字段都是可选的，因此，会出现例如 v"0.2" 与 v"0.2.0" 等效（空预发布/创建注释），v"2" 与 v"2.0.0" 等效，等等。

VersionNumber 对象大多是能做到容易且准确地比较两个（或更多）的版本。例如，恒定的 VERSION 把 Julia 版本号作为一个 VersionNumber 对象管理，因此可以使用简单的语句定义一些特定版本的行为，例如：

if v"0.2" <= VERSION < v"0.3-"
    # do something specific to 0.2 release series
end

既然在上面的示例中使用了非标准的版本号 v"0.3-",它使用了一个后连接号：此符号是一个 Julia 扩展的标准符号，它是用来表示一个低于任何 0.3 发行版的版本，其中包括其所有的预发行版本。所以在上面的例子中的代码只会运行稳定在 0.2 版本，并不能运行在这样的版本 v"0.3.0-rc1"。为了允许它也在不稳定的（即预发行版）0.2 版上运行，较低的检查应修改为 v"0.2-" <= VERSION。

另一个非标准版规范扩展允许对使用尾部 + 来表达一个上限构建版本，例如 VERSION > "v"0.2-rc1+" 可以被用来表示任何版本在 0.2-rc1 之上且任何创建形式的版本：对于版本 v"0.2-rc1+win64" 将返回 false ,而对于 v"0.2-rc2" 会返回 true 。

使用这种特殊的版本比较是好的尝试（特别是，尾随 - 应该总是被使用在上限规范，除非有一个很好的理由不去这样），但这样的形式不得被当作任何的实际版本号使用，因为在语义版本控制方案上它们是非法的。

除了用于 VERSION 常数，VersionNumber 对象还广泛应用于 Pkg 模块，来指定包的版本和它们的依赖关系。

作者：terry，如若转载，请注明出处：https://www.web176.com/julia/9506.html

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上一篇 2023年2月11日
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