算法题基础 ： Java ： BufferedReader、BufferedWriter 和 StringTokenizer 详解
BufferedReader、BufferedWriter 和 StringTokenizer 详解
在 Java 中，处理输入输出和字符串分割时，BufferedReader、BufferedWriter 和 StringTokenizer 是非常实用的工具类。它们在处理大量数据或频繁 IO 操作时表现出色，尤其适合算法竞赛、大数据处理等场景。下面进行更详细的介绍：
一、BufferedReader：高效字符输入流
1. 核心原理
BufferedReader 是一个带缓冲区的字符输入流，它通过在内存中设置一块缓冲区（默认 8192 字符），一次性从底层输入流（如文件、键盘）读取大量数据到缓冲区，后续读取操作直接从缓冲区获取，减少了直接访问底层资源的次数，从而大幅提升读取效率。
对比 Scanner：Scanner 功能丰富（支持正则解析、不同数据类型直接读取），但每次读取都可能触发底层 IO 操作，在处理 10^6 级数据时速度明显慢于 BufferedReader。
2. 类定义与构造方法
// 类定义（继承自 Reader）
public class BufferedReader extends Reader {// 构造方法：接收一个底层输入流（如 InputStreamReader、FileReader）public BufferedReader(Reader in) { ... }// 构造方法：指定缓冲区大小public BufferedReader(Reader in, int sz) { ... }
}
常用底层流搭配：
- 读取键盘输入：
new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)) - 读取文件：
new BufferedReader(new FileReader("file.txt"))
3. 常用方法详解
| 方法签名 | 功能描述 | 示例 |
|---|---|---|
String readLine() | 读取一整行文本（不含换行符），若已到流末尾则返回 null。 | String line = br.readLine(); |
int read() | 读取单个字符（返回 ASCII 码，-1 表示结束）。 | int c = br.read(); |
int read(char[] cbuf) | 读取字符到数组 cbuf 中，返回实际读取的字符数（-1 表示结束）。 | char[] buf = new char[1024];<br>int len = br.read(buf); |
void close() | 关闭流，释放资源（必须调用，否则可能导致资源泄漏）。 | br.close(); |
long skip(long n) | 跳过 n 个字符（用于快速定位到需要读取的位置）。 | br.skip(100); // 跳过前100个字符 |
4. 异常处理
BufferedReader 的所有读取方法都会抛出 IOException（受检异常），必须处理：
- 方式1：在方法上声明
throws IOException（简单直接，适合算法题）； - 方式2：使用
try-catch捕获异常（适合生产环境代码）。
5. 适用场景
- 算法竞赛中处理大量输入（如
10^5行数据）； - 读取大文件内容；
- 需要高效按行读取文本的场景。
二、BufferedWriter：高效字符输出流
1. 核心原理
BufferedWriter 与 BufferedReader 对应，是带缓冲区的字符输出流。它先将数据写入内存缓冲区，当缓冲区满或手动刷新时，才将数据一次性写入底层输出流（如控制台、文件），减少底层 IO 操作次数，提升写入效率。
对比 System.out.println：System.out 本质是 PrintStream，每次输出可能直接触发 IO 操作，而 BufferedWriter 通过缓冲机制显著提升大量数据的写入速度。
2. 类定义与构造方法
// 类定义（继承自 Writer）
public class BufferedWriter extends Writer {// 构造方法：接收一个底层输出流（如 OutputStreamWriter、FileWriter）public BufferedWriter(Writer out) { ... }// 构造方法：指定缓冲区大小public BufferedWriter(Writer out, int sz) { ... }
}
常用底层流搭配：
- 输出到控制台：
new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out)) - 输出到文件：
new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"))
3. 常用方法详解
| 方法签名 | 功能描述 | 示例 |
|---|---|---|
void write(String str) | 写入字符串（不自动换行）。 | bw.write("hello"); |
void write(char[] cbuf) | 写入字符数组。 | char[] arr = {'a','b'}; bw.write(arr); |
void newLine() | 写入换行符（跨平台，自动适配 Windows 的 \r\n 或 Linux 的 \n）。 | bw.newLine(); |
void flush() | 强制刷新缓冲区，将数据立即写入底层流（必须调用，否则可能数据未输出）。 | bw.flush(); |
void close() | 关闭流（关闭前会自动刷新缓冲区）。 | bw.close(); |
4. 关键注意点
- 必须刷新或关闭：数据先存于缓冲区，若未调用
flush()或close()，可能导致数据未写入目标流（例如程序提前结束时）； - 换行用
newLine()：避免直接写\n或\r\n，newLine()可保证跨平台兼容性； - 异常处理：所有方法抛出
IOException，需同BufferedReader一样处理。
5. 适用场景
- 算法竞赛中输出大量结果（如
10^6个数字）； - 写入大文件内容；
- 需要高效批量输出文本的场景。
三、StringTokenizer：字符串分割工具
1. 核心功能
StringTokenizer 用于将一个字符串按指定分隔符分割成多个子串（称为“令牌”，Token），是处理简单分隔符场景的高效工具。
对比 String.split()：
StringTokenizer：不支持正则表达式，仅按固定字符分割，但效率更高，适合空格、逗号等简单分隔；String.split()：支持正则表达式，功能更强大，但分割复杂字符串时效率较低。
2. 类定义与构造方法
// 类定义
public class StringTokenizer implements Enumeration<Object> {// 构造方法1：按默认分隔符（空格、制表符\t、换行符\n、回车符\r、换页符\f）分割public StringTokenizer(String str) { ... }// 构造方法2：按指定分隔符delim分割public StringTokenizer(String str, String delim) { ... }// 构造方法3：指定是否返回分隔符本身（true则分隔符也作为令牌）public StringTokenizer(String str, String delim, boolean returnDelims) { ... }
}
示例：
// 按默认分隔符分割（空格、制表符等）
StringTokenizer st1 = new StringTokenizer("a b\tc\nd");// 按逗号分割
StringTokenizer st2 = new StringTokenizer("1,2,3", ",");// 按冒号分割，且返回冒号本身
StringTokenizer st3 = new StringTokenizer("x:y:z", ":", true);
3. 常用方法详解
| 方法签名 | 功能描述 | 示例 |
|---|---|---|
boolean hasMoreTokens() | 判断是否还有未处理的令牌（子串）。 | while (st.hasMoreTokens()) { ... } |
String nextToken() | 返回下一个令牌，若没有则抛出 NoSuchElementException。 | String token = st.nextToken(); |
int countTokens() | 返回剩余的令牌数量（估计值，可能因分隔符设置变化）。 | int count = st.countTokens(); |
4. 典型用法（算法题输入分割）
算法题中常需读取一行空格分隔的数字，用 StringTokenizer 分割效率最高：
String line = "3 1 4 1 5";
StringTokenizer st = new StringTokenizer(line);
int n = Integer.parseInt(st.nextToken()); // 3
int a = Integer.parseInt(st.nextToken()); // 1
// 依次读取后续数字...
5. 局限性
- 不支持正则表达式（如无法用
\d+分割数字）； - 无法直接获取所有令牌（需循环调用
nextToken()）； - 不保留空令牌（例如
"a,,b"按逗号分割时，会忽略中间的空字符串）。
四、三者协同使用示例（算法题场景）
下面是一个完整示例，展示如何用三者处理输入输出：
import java.io.*;
import java.util.StringTokenizer;public class Main {public static void main(String[] args) throws IOException {// 1. 初始化输入输出流BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));// 2. 读取第一行：n和q（如区间加问题的输入）StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());int n = Integer.parseInt(st.nextToken());int q = Integer.parseInt(st.nextToken());// 3. 处理q次操作int[] arr = new int[n + 1]; // 1-based索引for (int i = 0; i < q; i++) {st = new StringTokenizer(br.readLine());int li = Integer.parseInt(st.nextToken());int ri = Integer.parseInt(st.nextToken());int vi = Integer.parseInt(st.nextToken());// 区间内vi的倍数加1（核心逻辑）for (int j = li; j <= ri; j++) {if (j % vi == 0) {arr[j]++;}}}// 4. 输出结果for (int i = 1; i <= n; i++) {bw.write(arr[i] + "");}// 5. 释放资源bw.flush(); // 确保数据输出br.close();bw.close();}
}
总结
| 类 | 核心优势 | 典型应用场景 | 性能特点 |
|---|---|---|---|
BufferedReader | 高效读取文本，减少IO次数 | 算法题大量输入、大文件读取 | 速度远快于 Scanner |
BufferedWriter | 高效写入文本，缓冲减少IO次数 | 算法题大量输出、大文件写入 | 速度远快于 System.out |
StringTokenizer | 简单分隔符分割字符串，效率高 | 空格/逗号分隔的输入解析（如算法题） | 速度快于 String.split()（简单场景） |
掌握这三个类的使用，能显著提升 Java 程序处理输入输出的效率，尤其在时间敏感的算法竞赛中，是提升程序性能的关键技巧。