JAVA 學習（一）：16進位制字串自增的實現

JAVA學習系列，並不是從基礎去講java的知識，而是把我在學習或是工作中，一些思想、邏輯總結出來。

原先在工作中，因為測試的需要，經常要往資料庫中批量的插資料。而表的主鍵用的是UUID，是由16進位制字元加“-”組成的，還有裝置的mac地址是由16進位制字元加“:”組成的，那個時候，我剛學java，也不知道java裡面有方法，可以生成UUID，所以我當時的解決方案是，給定一個初始的UUID，然後讓UUID自增。當然，實現自增是需要做些處理的。UUID是由32個16進位制字元組成，如果轉換成二進位制的話，就是128位，而在java裡面，一個long型別的數字，也才64位，所以一個UUID要轉換成數字的話，需要兩個long來表示。所以，最終的處理邏輯就是：UUID先去掉分隔符“-”，再分成兩半，兩部分再轉換成long，自增以後，再轉換成16進位制字串，再拼接“-”，變成需要的字串。當然mac的自增與這個類似。後來，我就思考，這字串轉成數字，自增以後又轉換成字串，轉來轉去的，可不可以不轉換成數字就實現自增？基於這樣的思想，就開始了我的探索之路。

要實現16進位制字串的自增，先從簡單的做起，從一位數的加法做起，比如'f'+5，要怎麼實現？那麼要實現這個加法，需要解決三個問題：1. 把'f'轉換成數字，再進行運算。2.運算之後的結果，再轉換回16進位制字串。3.進位問題。解決方法就是：在方法內維護一個字元陣列，元素是0-9a-f這幾個字元，然後有了'f'，那麼就查詢'f'在陣列中的下標，下標是幾，那麼這個字元就轉換成數字幾。查詢後，'f'在陣列中的下標是15，那是'f'就轉換成數字15，用15+5得到運算結果20，然後再把20轉換成16進位制，那麼把運算結果轉換成16進位制，存在兩種情況，一種是運算結果小於16，這個時候不需要進位，結果是幾就是幾，比如結果是11，不需要進位，那麼就到字元陣列中查詢下標是11的元素，結果是'b'，那麼最終的結果就會顯示為“b”。那麼另外一種情況就是運算結果大於等於16了，這個時候需要進位，那麼進位時，要進幾，進位後本位是多少？進位數為運算結果除以16，進位後本位就是運算結果模以16。邏輯理清了，那麼就是程式碼的實現了

package aaa;

public class Demo {
	public static void main(String[] args){
		hexAdd('f', 5);
	}
	
	public static void hexAdd(char hex, int num){
		char[] hexs = "0123456789abcdef".toCharArray();
		int index = indexOfCharArray(hexs, hex);
		if(index == -1){
			System.out.println("所傳的字元引數非法！");
		}else{
			int sum = index+num;
			if(sum<16){
				System.out.println(hexs[sum]);
			}else{
				System.out.println(""+hexs[sum/16]+hexs[sum%16]);
			}
		}
	}
	/**
	 * 獲取字元在字元陣列中的下標
	 * 引數一：字元陣列
	 * 引數二：字元
	 * 返回值：字元在字元陣列中的下標，如果字元陣列中沒有該字元，返回-1
	 */
	public static int indexOfCharArray(char[] charArray, char c){
		for(int i=0, len=charArray.length; i<len; ++i){
			if(charArray[i]==c){
				return i;
			}
		}
		return -1;
	}
}

執行之後，結果就會列印14，這就是'f'+5的結果。再接下來，就是實現多位16進位制字元的自增了

package aaa;

public class Demo {
	public static char[] hexs = "0123456789abcdef".toCharArray();
	
	public static void main(String[] args){
		String result = hexAdd("abc", 256);
		System.out.println(result);
	}
	
	public static String hexAdd(String hex, int num){
		int len = hex.length()-1;
		//是否需要進位
		boolean b = true;
		//參與了運算的位，運算之後的結果字串，
		//由右向左運算，首先是最後一位參與運算，如果需要進位，那麼倒數第二位也要參與運算。以些類推
		String change = "";
		//最終運算結果，由未參與運算的位和參與了運算的位兩部分組成
		String result = "";
		while(b){
			char c = hex.charAt(len);
			int index = indexOfCharArray(hexs, c);
			if(index == -1){
				return "所傳的字串引數非法！";
			}else{
				int sum = index+num;
				if(sum<16){
					change = hexs[sum]+change;
					result = hex.substring(0, len)+change;
					b = false;
				}else{
					change = hexs[sum%16]+change;
					num = sum/16;
				}
			}
			--len;
		}
		
		return result;
	}
	/**
	 * 獲取字元在字元陣列中的下標
	 * 引數一：字元陣列
	 * 引數二：字元
	 * 返回值：字元在字元陣列中的下標，如果字元陣列中沒有該字元，返回-1
	 */
	public static int indexOfCharArray(char[] charArray, char c){
		for(int i=0, len=charArray.length; i<len; ++i){
			if(charArray[i]==c){
				return i;
			}
		}
		return -1;
	}
}

這樣就簡單實現了16進位制字串的自增了，但現在還有問題，如果運算出來的結果，比原先的16進位制字串位數多的話，那麼就會出錯，下標越界。比如"ab"，然後自增一個非常大的數，依次進位，最終結果大於2位的話，就會報錯，在while迴圈裡面，最後一行--len，會出現負數，然後下一次迴圈，用這個負數作下標去原字串中取字元，就下標越界了。改：

package aaa;

public class Demo {
	public static char[] hexs = "0123456789abcdef".toCharArray();
	
	public static void main(String[] args){
		String result = hexAdd("c", 256);
		System.out.println(result);
	}
	
	public static String hexAdd(String hex, int num){
		int len = hex.length()-1;
		//是否需要進位
		boolean b = true;
		//參與了運算的位，運算之後的結果字串，
		//由右向左運算，首先是最後一位參與運算，如果需要進位，那麼倒數第二位也要參與運算。以些類推
		String change = "";
		//最終運算結果，由未參與運算的位和參與了運算的位兩部分組成
		String result = "";
		while(b && len>=0){
			char c = hex.charAt(len);
			int index = indexOfCharArray(hexs, c);
			if(index == -1){
				return "所傳的字串引數非法！";
			}else{
				int sum = index+num;
				if(sum<16){
					change = hexs[sum]+change;
					result = hex.substring(0, len)+change;
					b = false;
				}else{
					change = hexs[sum%16]+change;
					num = sum/16;
				}
			}
			--len;
		}
		while(b){
			if(num<16){
				change = hexs[num]+change;
				result = change;
				b= false;
			}else{
				change = hexs[num%16]+change;
				num /= 16;
			}
		}
		
		return result;
	}
	/**
	 * 獲取字元在字元陣列中的下標
	 * 引數一：字元陣列
	 * 引數二：字元
	 * 返回值：字元在字元陣列中的下標，如果字元陣列中沒有該字元，返回-1
	 */
	public static int indexOfCharArray(char[] charArray, char c){
		for(int i=0, len=charArray.length; i<len; ++i){
			if(charArray[i]==c){
				return i;
			}
		}
		return -1;
	}
}

至此，方法就算封裝好了。新的問題又來了：字元大小寫的問題，自增的值為負數的情況，字串中存在分隔符，分隔符還不一樣的問題。有問題，得一個一個地解決，程式碼我就不貼了，我只把思路說一下，大家可以自己實現：

1. 字元大小寫的問題，好解決，方法內第一步，把傳進來的字串，先全部轉成小寫，處理完後，再根據需要轉換成大寫或是不轉。這個最好是統一返回小寫，是否轉成大寫，由方法的呼叫者決定。也想過在方法裡判斷是否是大小寫，但如果傳進來的字串中，沒有字母的情況下，就沒法判斷大小寫了。

2. 自增的值為負數或是為0的情況，為0的情況，好處理，字串原樣返回，字串為負數的話，實際上就是做減法。不過呢，做減法，比做加法要複雜那麼一丟丟，大家可以自己嘗試一下。

3. 字串中存在不一樣的分隔符的問題，我的解決方案就是把字串中0-9a-f這些字元的下標全部放到一個集合裡面，在集合中，取最後一個元素，作為下標去字串中取字元，做加法，運算之後，要進位的話，是進位到集合中倒數第二個元素作為下標的位置上，這樣就會把不是16進位制字元的所有字元都過濾掉。

其實還有一些小問題，那就是這些字串的長度都是固定的，比如，UUID不算分隔符的話，是32位，但是做加法之後，一直進位的話，不能弄出一個33位的UUID出來，那就大大的不妙了。還有傳的字串為空字串，或是為null的情況，這些是屬於異常情況，也要處理，這樣，程式的健壯性就會更好。

最後說一點，運用這個思想，還可以實現超大數字的加、減、乘、除，比如兩個long的乘法，就可以把兩個long轉成字串，再運用上面的邏輯，進行運算，然後得出一個表示數字的超長字串哦，大家有興趣，可以嘗試去實現一下。