Урок 10.3 — StringBuilder

Давай посмотрим, что происходит, когда ты склеиваешь строки через + в цикле:

// Что здесь плохого?
string result = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    result += i.ToString() + " ";  // создаётся 10 000 строк!
}
Console.WriteLine(result);

Каждая итерация этого цикла:

1. Создаёт строку i.ToString()
2. Создаёт строку i.ToString() + " "
3. Создаёт строку result + (i.ToString() + " ")
4. Присваивает новую строку в result

При 10 000 итерациях создаётся ~20 000 строк, которые сразу отправляются в утиль. Это колоссальная нагрузка на память и сборщик мусора.

Давай сравним производительность:

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Text;

class Program
{
    static void Main()
    {
        int n = 100_000;

        // 1. Конкатенация через +
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        string result1 = "";
        for (int i = 0; i < n; i++)
            result1 += "x";
        sw.Stop();
        Console.WriteLine($"+ конкатенация: {sw.ElapsedMilliseconds} мс");

        // 2. StringBuilder
        sw.Restart();
        StringBuilder sb = new StringBuilder(n);
        for (int i = 0; i < n; i++)
            sb.Append("x");
        string result2 = sb.ToString();
        sw.Stop();
        Console.WriteLine($"StringBuilder:  {sw.ElapsedMilliseconds} мс");
    }
}

// Примерный вывод:
// + конкатенация: 2314 мс
// StringBuilder:  3 мс

Разница может быть в сотни и тысячи раз. Для 100 000 конкатенаций — 2.3 секунды против 3 миллисекунд.

StringBuilder находится в пространстве имён System.Text. Он представляет изменяемую последовательность символов. Внутри он использует массив char[], который автоматически расширяется при необходимости.

Создание StringBuilder

using System.Text;

// Пустой StringBuilder (ёмкость по умолчанию — 16 символов)
StringBuilder sb1 = new StringBuilder();

// StringBuilder с начальным текстом
StringBuilder sb2 = new StringBuilder("Привет, мир!");

// StringBuilder с указанием ёмкости (оптимально!)
StringBuilder sb3 = new StringBuilder(1000);
// Если знаешь, что будет ~1000 символов — укажи ёмкость заранее

// StringBuilder из строки с ёмкостью
StringBuilder sb4 = new StringBuilder("Привет", 100);

Append() и AppendLine()

StringBuilder sb = new StringBuilder();

// Append — добавляет текст в конец
sb.Append("Привет");
sb.Append(", ");
sb.Append("мир");
Console.WriteLine(sb.ToString());  // Привет, мир

// Можно добавлять любые типы — автоматически вызывается ToString()
sb.Append(42);         // int
sb.Append(3.14);       // double
sb.Append(true);       // bool
sb.AppendLine();       // перевод строки
sb.AppendLine("Новая строка");  // текст + перевод строки

// AppendFormat — форматированное добавление
sb.AppendFormat("Сегодня {0:dd.MM.yyyy}", DateTime.Today);

// AppendJoin — добавление с разделителем (C# 5+)
var numbers = new[] { 1, 2, 3, 4, 5 };
sb.AppendJoin(", ", numbers);  // 1, 2, 3, 4, 5

Console.WriteLine(sb.ToString());

Insert(), Remove(), Replace()

StringBuilder sb = new StringBuilder("Привет, мир!");

// Insert — вставляет текст по индексу
sb.Insert(0, "Старт: ");
Console.WriteLine(sb);  // Старт: Привет, мир!

// Remove — удаляет символы (начальная позиция, количество)
sb.Remove(7, 1);  // удаляем пробел после ":"
Console.WriteLine(sb);  // Старт:Привет, мир!

// Replace — заменяет все вхождения подстроки
sb.Replace("мир", "C#");
Console.WriteLine(sb);  // Старт:Привет, C#!

// Replace также работает с отдельными символами
sb.Replace(' ', '_');
Console.WriteLine(sb);  // Старт:Привет,_C#!

// ToString() — получить финальную строку
string result = sb.ToString();
Console.WriteLine(result);

AppendFormat() — гибкое форматирование

StringBuilder sb = new StringBuilder();

string name = "Иван";
int age = 25;
double salary = 125000.50;

sb.AppendFormat("Имя: {0}, Возраст: {1}", name, age);
sb.AppendLine();
sb.AppendFormat("Зарплата: {2:F2} руб.", name, age, salary);

Console.WriteLine(sb.ToString());
// Имя: Иван, Возраст: 25
// Зарплата: 125000.50 руб.

Методы и свойства

StringBuilder sb = new StringBuilder("Привет", 100);

Console.WriteLine($"Длина: {sb.Length}");      // 6
Console.WriteLine($"Ёмкость: {sb.Capacity}");  // 100

// Доступ по индексу (как у массива)
Console.WriteLine(sb[0]);  // П
sb[0] = 'п';  // изменить символ
Console.WriteLine(sb);   // привет

Не нужно использовать StringBuilder везде. Для большинства операций с одной-двумя строками обычные string — отличный выбор. Вот правило:

Реальная задача: сгенерировать HTML-таблицу из данных. Без StringBuilder это был бы ад:

using System;
using System.Text;

class Program
{
    static void Main()
    {
        var employees = new[]
        {
            new { Name = "Иван",  Age = 30, Salary = 120000m },
            new { Name = "Анна",  Age = 28, Salary = 95000m  },
            new { Name = "Пётр",  Age = 35, Salary = 150000m },
        };

        StringBuilder html = new StringBuilder(1000);

        html.AppendLine("<table border='1'>");
        html.AppendLine("  <tr><th>Имя</th><th>Возраст</th><th>Зарплата</th></tr>");

        foreach (var emp in employees)
        {
            html.Append("  <tr>");
            html.AppendFormat("<td>{0}</td>", emp.Name);
            html.AppendFormat("<td>{0}</td>", emp.Age);
            html.AppendFormat("<td>{0:N2} руб.</td>", emp.Salary);
            html.AppendLine("</tr>");
        }

        html.AppendLine("</table>");

        Console.WriteLine(html.ToString());
    }
}

// Вывод:
// <table border='1'>
//   <tr><th>Имя</th><th>Возраст</th><th>Зарплата</th></tr>
//   <tr><td>Иван</td><td>30</td><td>120000.00 руб.</td></tr>
//   <tr><td>Анна</td><td>28</td><td>95000.00 руб.</td></tr>
//   <tr><td>Пётр</td><td>35</td><td>150000.00 руб.</td></tr>
// </table>

Обрати внимание на цепочку вызовов: sb.Append(...).AppendFormat(...).AppendLine(...) — StringBuilder возвращает сам себя (fluent interface).

Проверь понимание StringBuilder.