String.Replace() 與 StringBuilder.Replace()

Question

我有一個字符串，我需要用字典中的值替換標記。 它必須盡可能高效。 使用 string.replace 循環只會消耗 memory （字符串是不可變的，請記住）。 StringBuilder.Replace() 會更好嗎，因為它是為字符串操作而設計的？

我希望避免 RegEx 的費用，但如果這樣會更有效率，那就這樣吧。

注意：我不關心代碼的復雜性，只關心它的運行速度和它消耗的 memory。

平均統計數據：長度為 255-1024 個字符，字典中有 15-30 個鍵。

Answer 1

使用以下代碼使用 RedGate Profiler

class Program
    {
        static string data = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
        static Dictionary<string, string> values;

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Data length: " + data.Length);
            values = new Dictionary<string, string>()
            {
                { "ab", "aa" },
                { "jk", "jj" },
                { "lm", "ll" },
                { "yz", "zz" },
                { "ef", "ff" },
                { "st", "uu" },
                { "op", "pp" },
                { "x", "y" }
            };

            StringReplace(data);
            StringBuilderReplace1(data);
            StringBuilderReplace2(new StringBuilder(data, data.Length * 2));

            Console.ReadKey();
        }

        private static void StringReplace(string data)
        {
            foreach(string k in values.Keys)
            {
                data = data.Replace(k, values[k]);
            }
        }

        private static void StringBuilderReplace1(string data)
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder(data, data.Length * 2);
            foreach (string k in values.Keys)
            {
                sb.Replace(k, values[k]);
            }
        }

        private static void StringBuilderReplace2(StringBuilder data)
        {
            foreach (string k in values.Keys)
            {
                data.Replace(k, values[k]);
            }
        }
    }

• String.Replace = 5.843ms
• StringBuilder.Replace #1 = 4.059ms
• Stringbuilder.Replace #2 = 0.461ms

字符串長度 = 1456

stringbuilder #1 在方法中創建 stringbuilder 而 #2 沒有，因此性能差異最終很可能是相同的，因為您只是將工作移出方法。 如果您從 stringbuilder 而不是 string 開始，那么 #2 可能是 go 的方式。

就 memory 而言，使用 RedGateMemory 分析器，沒有什么可擔心的，直到你進入許多替換操作，其中 stringbuilder 將贏得整體。

Answer 2

這可能會有所幫助： https://docs.microsoft.com/en-us/archive/blogs/debuggingtoolbox/comparing-regex-replace-string-replace-and-stringbuilder-replace-which-has-better-performance

簡短的回答似乎是 String.Replace 更快，盡管它可能會對您的 memory 占用空間/垃圾收集開銷產生更大的影響。

Answer 3

是的， StringBuilder會給您帶來速度和 memory 的增益（基本上是因為它不會在您每次使用它進行操作時創建字符串的實例 - StringBuilder始終使用相同的對象進行操作）。 這是一個包含一些詳細信息的MSDN 鏈接。

Answer 4

stringbuilder.replace 會更好[比 String.Replace]

是的，好多了。 如果您可以估計新字符串的上限（看起來可以），那么它可能會足夠快。

當你像這樣創建它時：

  var sb = new StringBuilder(inputString, pessimisticEstimate);

那么 StringBuilder 將不必重新分配其緩沖區。

Answer 5

我的兩分錢在這里，我只寫了幾行代碼來測試每種方法的執行方式，並且正如預期的那樣，結果是“取決於”。

對於較長的字符串， Regex似乎表現更好，對於較短的字符串， String.Replace它是。 我可以看到StringBuilder.Replace的使用不是很有用，如果使用不當，從 GC 的角度來看它可能是致命的（我試圖分享一個StringBuilder的實例）。

檢查我的StringReplaceTests GitHub repo 。

Answer 6

@DustinDavis 的答案的問題是它遞歸地對同一個字符串進行操作。 除非您打算進行來回類型的操作，否則在這種測試中，您確實應該為每個操作案例設置單獨的對象。

我決定創建自己的測試，因為我在 Web 中發現了一些相互矛盾的答案，我想完全確定。 我正在處理的程序處理大量文本（在某些情況下，文件有數萬行）。

所以這里有一個快速的方法，您可以復制和粘貼並自己查看哪個更快。 您可能必須創建自己的文本文件進行測試，但您可以輕松地從任何地方復制和粘貼文本，並為自己制作一個足夠大的文件：

using System;
using System.Diagnostics;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Windows;

void StringReplace_vs_StringBuilderReplace( string file, string word1, string word2 )
{
    using( FileStream fileStream = new FileStream( file, FileMode.Open, FileAccess.Read ) )
    using( StreamReader streamReader = new StreamReader( fileStream, Encoding.UTF8 ) )
    {
        string text = streamReader.ReadToEnd(),
               @string = text;
        StringBuilder @StringBuilder = new StringBuilder( text );
        int iterations = 10000;

        Stopwatch watch1 = new Stopwatch.StartNew();
        for( int i = 0; i < iterations; i++ )
            if( i % 2 == 0 ) @string = @string.Replace( word1, word2 );
            else @string = @string.Replace( word2, word1 );
        watch1.Stop();
        double stringMilliseconds = watch1.ElapsedMilliseconds;

        Stopwatch watch2 = new Stopwatch.StartNew();
        for( int i = 0; i < iterations; i++ )
            if( i % 2 == 0 ) @StringBuilder = @StringBuilder .Replace( word1, word2 );
            else @StringBuilder = @StringBuilder .Replace( word2, word1 );
        watch2.Stop();
        double StringBuilderMilliseconds = watch1.ElapsedMilliseconds;

        MessageBox.Show( string.Format( "string.Replace: {0}\nStringBuilder.Replace: {1}",
                                        stringMilliseconds, StringBuilderMilliseconds ) );
    }
}

我得到了那個 string.Replace() 每次換出 8-10 個字母的單詞時，速度提高了大約 20%。 如果您想要自己的經驗證據，請親自嘗試。

Answer 7

將數據從 String 轉換為 StringBuilder 並返回需要一些時間。 如果只執行一次替換操作，那么這個時間可能無法通過 StringBuilder 中固有的效率改進來彌補。 另一方面，如果將字符串轉換為 StringBuilder，然后對其執行多次替換操作，最后再將其轉換回來，則 StringBuilder 方法往往更快。

Answer 8

與其對整個字符串運行 15-30 次替換操作，不如使用trie數據結構之類的東西來保存字典可能更有效。 然后，您可以遍歷輸入字符串一次以進行所有搜索/替換。

Answer 9

這在很大程度上取決於給定字符串中平均存在多少個標記。

在 StringBuilder 和 String 之間搜索鍵的性能可能相似，但如果您必須替換單個字符串中的許多標記，則 StringBuilder 會勝出。

如果您平均每個字符串只期望一個或兩個標記，並且您的字典很小，那么我只會 go 用於 String.Replace。

如果有很多標記，您可能需要定義自定義語法來識別標記 - 例如，使用適合文字大括號的 escaping 規則將其括在大括號中。 然后，您可以實現一個解析算法，該算法遍歷字符串的字符一次，識別並替換它找到的每個標記。 或者使用正則表達式。