String

Ziele

• Ich kann String-Variablen deklarieren und initialisieren.
• Ich kann mehrere Strings miteinander in eine String-Variable verknüpfen (String Concatenation).
• Ich weiss, wann man einen StringBuilder verwenden sollte.
• Ich weiss, wie ich herausfinde, wie viele Zeichen eine String-Variable enthält.
• Ich weiss, dass String-Variablen nicht mit == sondern equals verglichen werden sollten.
• Ich kann von der Klasse String folgende Methode anwenden: toUpperCase(), toLowerCase(), charAt(...), indexOf(...), contains(...), substring(...), replace(...), split(...).

String

Eine Variable, die eine Zeichenkette repräsentiert, hat den Typ String und kann wie folgt initialisiert werden:

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String hello = "Hello, Java";

Diese Zeichenkette besteht aus 11 Zeichen, einschliesslich eines Leerzeichens. Wie wir hier ebenfalls sehen, müssen String-Literale von doppelten Anführungszeichen umgeben sein.

Ein Objekt des Typs String ist unveränderlich, die Werte innerhalb eines Strings können also nach dessen Erstellung nicht mehr verändert werden - der Variable kann aber ein neuer String-Wert zugewiesen werden:

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String hello = "Hello, Java";
hello = "Hello, how are you?";

Ausserdem ist es möglich, Strings mit mehreren Zeilen zu definieren, indem du einen String mit 3 " beginnst und beendest und den String auf einer neuen Zeile beginnst:

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String poem = """
    Strings dürfen mehreren Zeilen enthalten.
    So kannst du auch einfach eine Auflistung notieren:
        1. Element
        2. Element.""";

Strings verknüpfen (String Concatenation)

Oft generierst du aus verschiedenen Variablen EINEN neuen String. Angenommen du hast eine Variable für “name” und “age” (Alter), dann kannst du wie folgt den String “Hallo {name}, du bist {age} Jahre alt.” generieren:

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String name = "Leonardo";
int age = 68;

String greeting = "Hallo " + name +", du bist " + age + " Jahre alt.";

Alternativ kannst du statt die vielen + auch von der String.format()-Methode Gebrauch machen:

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String greeting = String.format( "Hallo %s, du bist %d Jahre alt.", name, age);

Bei der String.format()-Methode übergeben wir dann die einzelnen Werte als Argumente. Beachte hierbei, dass %s für String- und %d für Integer-Werte verwendet werden.

Wenn Performance (also wie schnell, dass ein Programm läuft) eine übergeordnete Rolle einnimmt, dann wird die Methode mit einem StringBuilder bevorzugt:

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StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hallo ")
   .append(name)
   .append(", du bist ")
   .append(age)
   .append(" Jahre alt.");

String greeting = sb.toString();

Hierbei musst du aber zuerst ein neues StringBuilder-Objekt erstellen. (Im Modul #J1 musst du solche Objekte noch nicht verstehen.) Anschliessend fügst du alle einzelnen Strings via .append(...) hinzu. Den gewünschten String kannst du dann mit .toString() generieren lassen.

Neue Zeilen oder Tabs

Beim Verknüpfen von Strings ist es oft praktisch, wenn man Zeilenumbrüche hinzufügen kann. Dies kannst du mit dem Character '\n' (new line) tun:

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String greeting = " name: " + name + ", \n nage: " + age;

Das Gleiche ist auch mit Einrückungen (Tabulatoren) möglich mit dem Character '\t' (tab):

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System.out.println("weapon name \t ranges (m)");
System.out.println("Shuriken \t 5-10");
System.out.println("Nunchaku \t 1-1.5");
System.out.println("Naginata \t 3-4");

Im Java fungiert das Zeichen \ als “escape character”. Das bedeutet, dass spezielle Zeichen, die in einem String regulär nicht möglich wären, oft irgendwie mit einem \ “escaped” werden. Neben der “New-Line” und dem “Tabulator” gibt es noch weitere, die oft verwendet werden:

• \\: Das \-Zeichen (“Backslash) selber.
• \": Ein Anführungszeichen in einem String.

Hier ein Beispiel, wie das Anführungszeichen und Backslash in einem String verwendet werden können:

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System.out.println("Die Datei \"Main.java\" befindet sich im Ordner C:\\Users\\Ninja\\Documents.");

Methoden

Nachfolgend sind einige der wichtigsten Methoden der Klasse String beschrieben. Alle Methoden sind detailliertet beschrieben unter java.lang.String zu finden.

Anzahl Zeichen (String.length())

Bei Strings sind dessen Länge (also Anzahl Zeichen) oft von Interesse.

Im folgenden Beispiel wird eine Nachricht ausgegeben, wenn eine Dummy-Usereingabe nicht mindestens 6 Zeichen enthält:

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String nickname = "peter";

if (nickname.length() < 6)
    System.out.println("Der Nickname muss mindestens 6 Zeichen enthalten!");

Strings miteinander vergleichen (String.equals(String))

Sehr oft wirst du überprüfen, ob ein String einem anderen entspricht. Dies kannst du mit der equals()-Methode tun:

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String a = "hello";
String b = "hello";

if (a.equals(b))
    System.out.println("A ist gleich B.");

Beachte hierbei, dass du zum Vergleichen von Strings in Java immer equals() nun nie == verwenden solltest, weil String kein primitiver Datentyp ist. == funktioniert in einfacheren Beispielen, führt aber in vielen Fällen trotzdem nicht zum gewünschten Resultat.

In Gross-/Kleinbuchstaben umwandeln

In bestimmten Fällen soll die Gross- und Klein-Schreibung keine Rolle spielen. Nehmen wir hierfür noch einmal das Beispiel von der equals-Methode:

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String input = "hello";

if (input.toUpperCase().equals("HELLO"))
    System.out.println("Der Input entspricht 'hello'.");

Die relevanten String-Methoden bezüglich Gross- und Klein-Schreibung sind hierbei:

• toUpperCase(): Gibt die Zeichenkette in Grossbuchstaben zurück.
• toLowerCase(): Gibt die Zeichenkette in Kleinbuchstaben zurück.

Eine häufige Fehlerquelle ist es zu denken, dass eine dieser beiden Methoden den String verändert. Strings können sich aber nicht verändern. Deswegen geben diese beide Funktionen einen neuen String zurück, der Wert in der Variable bleibt also unverändert:

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String myString = "Hello";

myString.toUpperCase();

System.out.println(myString);

// Ausgabe:
// Hello

Damit dieses Beispiel wie gewollt funktioniert, müsste es so geschrieben werden:

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String myString = "Hello";

myString = myString.toUpperCase();

System.out.println(myString);

// Ausgabe:
// HELLO

Buchstaben an bestimmter Position ermitteln (String.charAt(int))

Wenn du z.B. alle Buchstaben in einem String durchgehen willst, dann musst du irgendwie den Buchstaben (char) an einer bestimmten Position des Strings ermitteln können. Dies kannst du mit charAt(int).

Das folgende Beispiel liest den ersten Buchstaben aus einem String aus und gibt in aus:

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String word = "Hello";

char firstLetter = word.charAt(0);

System.out.println("Erster Buchstabe: '" + firstLetter + "'");

// Ausgabe:
// Erster Buchstabe: 'H'

Beachte, dass die Nummerierung in Java generell bei 0 beginnt. Für das erste Element übergibst du 0, für das zweite 1, für das vierte 3, für n das (n-1)-te, usw. Für charAt(...) bedeutet das, dass du wie folgt Buchstaben an bestimmten Positionen ermittelst:

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// erstes Zeichen:
word.charAt(0);

// zweites Zeichen:
word.charAt(1);

// viertes Zeichen:
word.charAt(3);

// letztes Zeichen:
word.charAt(word.length() - 1);

Nach Strings in Strings suchen (String.indexOf() und String.contains())

In seltenen Fällen möchtest du wissen, an welcher Position ein kleinerer String (oder char) in einem grösseren String vorkommt. Diese Information erhältst du mit indexOf(String/char).

Möchtest du z.B. herausfinden, an welcher Stelle in einer Email-Adresse das “@” steht, dann könnte das wie folgt aussehen:

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String email = "wallace@gmail.com";

int indexOfAt = email.indexOf("@gmail");

System.out.println("Der Teil vor dem @ ist " + indexOfAt + " Zeichen lang.");

In diesem Fall gibt die Methode 7 zurück, weil sich das @ an der 8. Stelle befindet.

Allgemein gibt indexOf(...) folgendes zurück:

• Wenn der Suchbegriff vorkommt, dann die Position, wo der Suchbegriff zum ersten Mal beginnt.
• Wenn der Suchbegriff nie vorkommt: -1.

Weil -1 zurückgeben wird, wenn der Suchbegriff nicht vorkommt, könnte diese Methode auch dafür verwendet werden, um herauszufinden, ob ein bestimmter Text in einem String vorkommt. Java bietet aber für diesen Fall bereits eine praktischere Methode:

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String email = "wallace@gmail.com";

if (email.contains("@gmail."))
    System.out.println("Diese Email-Adresse ist ein Gmail-Adresse.");

Der Vorteil von der contains()-Methode ist, dass sie bereits einen boolean zurückgibt, was die if-Anweisung einfacher macht als das Überprüfen nach -1.

Text aus einem String ausschneiden

Die substring()-Methode ist nützlich, wenn ein Text aus einem String ausgeschnitten werden soll.

In diesem Beispiel interessiert uns die Information nach dem “:”, welches sich immer an 6. Stelle befindet:

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String systemInfo = "power: on";

String status = systemInfo.substring(7);

System.out.println("The system is " + status + ".");

// Ausgabe:
// The system is on.

In diesem Beispiel haben wir mit dem Schneiden an 7. Stelle begonnen. Wir können aber auch angeben, wie viele Zeichen, das ausgeschnitten werden sollen:

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String sentence = "Today is Wed, 9th August 2023";

String dayOfWeek = sentence.substring(9, 12);

System.out.println("Day of Week: " + dayOfWeek);

// Ausgabe:
// Day of Week: Wed

In diesem Beispiel beginnt das Ausschneiden bei Index 9 und hört 1 Zeichen VOR Index 12 auf.

In all diesen Beispielen sind wir davon ausgegangen, dass wir wissen, ab welcher Stelle das Ausschneiden beginnt. Oft ist diese Stelle aber dynamisch. Hier kann daher eine Kombination mit indexOf() weiterhelfen:

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String dadJoke = "Warum dürfen Geister keine Lügen erzählen? Weil man durch sie hindurchsieht!";

String punchline = dadJoke.substring(dadJoke.indexOf("Weil "));
System.out.println("Pointe: " + punchline);

// Ausgabe:
// Weil man durch sie hindurchsieht!

Teile eines Strings ersetzen (String.replace())

Ein bestimmter Teil eines Strings kannst du mit replace ersetzen:

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String classicPhrase = "To be or not to be, that's the question.";
System.out.println(classicPhrase.replace("o be", "o beer"));

// Ausgabe:
// To beer or not to beer, that's the question

Beachte auch hier, dass replace den ursprünglichen String nicht verändert, sondern einen neuen zurückgibt.

Bausteine aus einem String herauslösen (String.split())

Mit der split(String)-Methode kannst du einen String anhand eines Suchbegriffes aufteilen und erhältst dann eine Auflistung von Strings, die sich zwischen dem Suchbegriff befinden:

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String ingredients = "Käse, Brot, Speck, Eier, Surströmming";

var items = ingredients.split(", ");

System.out.println("This receipt has " + items.length + ". Ingredients: ");
for (String item : items)
    System.out.println(item);

Die for-Schlaufe gibt schlussendlich folgende Werte aus:

• Käse
• Brot
• Speck
• Eier
• Surströmming

Auf diese Art und Weise können wir z.B. alle Wörter aus einem String ermitteln.

Anzufügen ist noch, dass es sich beim Suchbegriff um eine sogenannten “Regulären Ausdruck” (RegEx) handelt. Eine RegEx ist eine Folge von Zeichen, die ein Suchmuster bilden. Eine Regex wird dafür verwendet, um einen Text anhand eines Musters (einer Regel) abzugleichen. RegEx ist im Moment kein Thema im Modul #J1. Wichtig ist für dich im Moment nur, dass du weisst, dass sich bei diesem Suchbegriff von split(...) nicht um einen gewöhnlichen String handelt, sondern um eine RegEx. Möglicherweise können dir RegEx’ viel Arbeit abnehmen.

Falls du mehr über RegEx lernen möchtest empfehlen wir dieses Tutorial. Das Gelernte kannst du anschliessend gleich in dieser Sandbox challengen. Achte bei der Sandbox darauf, dass du das richtige Flavor (Java 8) auswählst.

Jetzt bist du dran. Löse bitte die Aufgaben 6 und 7 in den Labs.