第8章 - 字符串与模式匹配

嗨，朋友！我是长安。

这一章我们来聊聊 Lua 的字符串处理。Lua 的字符串库虽然没有 Java 那么丰富，但有一套独特的模式匹配系统，比正则表达式更轻量，在很多场景下够用了。

📖 字符串基础

-- 字符串定义
local s1 = "Hello"           -- 双引号
local s2 = 'World'           -- 单引号
local s3 = [[               
这是多行字符串
可以直接换行
不需要转义符
]]

-- 转义字符（和 Java 一样）
local s4 = "Hello\nWorld"    -- 换行
local s5 = "Tab\there"       -- 制表符
local s6 = "引号: \"Hi\""    -- 转义引号

-- 字符串长度
print(#"Hello")              -- 5
print(string.len("Hello"))   -- 5

🔧 string 库常用函数

大小写转换

local s = "Hello World"
print(string.upper(s))       -- HELLO WORLD
print(string.lower(s))       -- hello world

// Java 等价
"Hello World".toUpperCase();   // HELLO WORLD
"Hello World".toLowerCase();   // hello world

子串截取

local s = "Hello World"
print(string.sub(s, 1, 5))   -- Hello（从位置1到5）
print(string.sub(s, 7))      -- World（从位置7到末尾）
print(string.sub(s, -5))     -- World（倒数5个字符）

// Java 等价（注意 Java 索引从 0 开始）
"Hello World".substring(0, 5);   // Hello
"Hello World".substring(6);      // World

注意

string.sub 的索引从 1 开始，和 Table 一样。Java 的 substring 从 0 开始。

查找

local s = "Hello World"

-- string.find 返回起始和结束位置
local start, finish = string.find(s, "World")
print(start, finish)          -- 7  11

-- 找不到返回 nil
local result = string.find(s, "Lua")
print(result)                 -- nil

// Java 等价
"Hello World".indexOf("World");  // 6（Java 从 0 开始）
"Hello World".indexOf("Lua");    // -1

替换

local s = "Hello World World"

-- string.gsub(源字符串, 模式, 替换值)
local result, count = string.gsub(s, "World", "Lua")
print(result)                 -- Hello Lua Lua
print(count)                  -- 2（替换了2次）

-- 限制替换次数
local result2 = string.gsub(s, "World", "Lua", 1)
print(result2)                -- Hello Lua World（只替换1次）

// Java 等价
"Hello World World".replaceAll("World", "Lua");   // Hello Lua Lua
"Hello World World".replaceFirst("World", "Lua");  // Hello Lua World

格式化

-- string.format 类似 Java 的 String.format / C 的 printf
local name = "长安"
local age = 25
local score = 98.5

print(string.format("姓名: %s, 年龄: %d, 分数: %.1f", name, age, score))
-- 姓名: 长安, 年龄: 25, 分数: 98.5

格式符	说明	示例
`%s`	字符串	`"hello"`
`%d`	整数	`42`
`%f`	浮点数	`3.14`
`%.2f`	保留2位小数	`3.14`
`%x`	十六进制	`ff`
`%02d`	补零到2位	`05`
`%%`	输出 % 本身	`%`

重复和反转

-- 重复
print(string.rep("Ha", 3))       -- HaHaHa
print(string.rep("-", 20))       -- --------------------

-- 反转
print(string.reverse("Hello"))   -- olleH

-- 字节码
print(string.byte("A"))          -- 65
print(string.char(65))           -- A

🎯 模式匹配

Lua 的模式匹配比正则表达式更轻量。不支持完整的正则，但对于大多数场景够用了。

模式字符

字符	说明	正则等价
`.`	任意字符	`.`
`%a`	字母	`[a-zA-Z]`
`%d`	数字	`[0-9]`
`%l`	小写字母	`[a-z]`
`%u`	大写字母	`[A-Z]`
`%w`	字母和数字	`[a-zA-Z0-9]`
`%s`	空白字符	`\s`
`%p`	标点符号	`[[:punct:]]`
`%A`	非字母	`[^a-zA-Z]`
`%D`	非数字	`[^0-9]`

量词

量词	说明	正则等价
`*`	0 个或多个（贪婪）	`*`
`+`	1 个或多个（贪婪）	`+`
`-`	0 个或多个（非贪婪）	`*?`
`?`	0 个或 1 个	`?`

模式匹配示例

local s = "Today is 2024-01-15, temperature is 25.5°C"

-- 查找日期
local year, month, day = string.match(s, "(%d+)-(%d+)-(%d+)")
print(year, month, day)     -- 2024  01  15

-- 查找所有数字
for num in string.gmatch(s, "%d+%.?%d*") do
    print(num)
end
-- 2024
-- 01
-- 15
-- 25.5

-- 提取邮箱（简单版）
local email = "联系我: zhangsan@example.com 谢谢"
local addr = string.match(email, "%w+@%w+%.%w+")
print(addr)                 -- zhangsan@example.com

// Java 正则等价
Pattern pattern = Pattern.compile("(\\d+)-(\\d+)-(\\d+)");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
if (matcher.find()) {
    System.out.println(matcher.group(1));  // 2024
    System.out.println(matcher.group(2));  // 01
    System.out.println(matcher.group(3));  // 15
}

string.gmatch — 全局匹配迭代

-- 遍历所有单词
local s = "Hello World Lua Java"
for word in string.gmatch(s, "%a+") do
    print(word)
end
-- Hello
-- World
-- Lua
-- Java

-- 解析键值对
local params = "name=长安&age=25&job=developer"
for key, value in string.gmatch(params, "(%w+)=([^&]+)") do
    print(key .. " -> " .. value)
end
-- name -> 长安
-- age -> 25
-- job -> developer

📊 字符串方法速查表

Lua	Java	说明
`string.len(s)` 或 `#s`	`s.length()`	长度
`string.sub(s, i, j)`	`s.substring(i-1, j)`	截取
`string.find(s, pattern)`	`s.indexOf(str)`	查找
`string.gsub(s, p, r)`	`s.replaceAll(p, r)`	替换
`string.match(s, p)`	`Pattern/Matcher`	模式匹配
`string.gmatch(s, p)`	`Pattern/Matcher`	全局匹配
`string.format(fmt, ...)`	`String.format(fmt, ...)`	格式化
`string.upper(s)`	`s.toUpperCase()`	转大写
`string.lower(s)`	`s.toLowerCase()`	转小写
`string.rep(s, n)`	`s.repeat(n)`	重复
`string.reverse(s)`	`new StringBuilder(s).reverse()`	反转

💡 面向对象风格调用

Lua 字符串支持用冒号语法调用 string 库的方法：

local s = "Hello World"

-- 以下两种写法等价
print(string.upper(s))        -- HELLO WORLD
print(s:upper())              -- HELLO WORLD

print(string.sub(s, 1, 5))   -- Hello
print(s:sub(1, 5))            -- Hello

print(s:find("World"))        -- 7  11
print(s:gsub("World", "Lua")) -- Hello Lua  1

📝 小结

Lua 字符串是不可变的（和 Java 的 String 一样）
string 库提供了丰富的字符串操作函数
模式匹配用 %d、%a、%w 等而不是正则的 \d、[a-zA-Z]
推荐使用冒号风格调用：s:upper()、s:find()
string.format 和 Java 的 String.format 非常相似

➡️ 下一步

恭喜你！基础教程全部学完了！🎉 接下来可以进入实战进阶部分，学习模块化、文件操作、面向对象，以及最重要的——如何在 SpringBoot 项目中使用 Lua！

💪 练习题

把字符串 "hello world" 转成 "Hello World"（首字母大写）。
从字符串 "2024-01-15 14:30:00" 中提取年、月、日、时、分、秒。
写一个函数，统计字符串中数字的个数。
用 string.gsub 把字符串中所有空格替换成下划线。

答案提示

s:sub(1,1):upper() .. s:sub(2) 或使用 gsub + 模式匹配
string.match(s, "(%d+)-(%d+)-(%d+) (%d+):(%d+):(%d+)")
local _, count = s:gsub("%d", "") 利用 gsub 第二个返回值
s:gsub("%s", "_")