Клас StringBuilder для роботи з рядками

1. Вступ

Памʼятайте, що рядки в C# — незмінні (immutable). Це означає: після створення рядок змінити не можна. Будь‑які операції, що нібито «змінюють» рядок, насправді створюють новий рядок у памʼяті.

Наприклад, коли ви пишете:

string hello = "Привіт";
hello += " світ!"; // Здається, hello змінилася, але насправді створено новий об'єкт!

Змінна hello тепер вказує на новий об’єкт, а старий (якщо його більше ніде не використовують) колись видалить garbage collector. Якщо ви робите такі дії у циклі багато разів, може виникнути «захаращення» оперативної памʼяті й різке падіння продуктивності. Це особливо відчутно, коли об’єднуєте тисячі або мільйони рядків: на кожному кроці створюється новий рядок, копіюються всі його символи, старі об’єкти висять до збирання сміття, а ваша програма раптом починає гальмувати.

Ось тут на сцену виходить герой цієї лекції — StringBuilder.

using System.Text; // ← обовʼязково!
StringBuilder sb = new StringBuilder("Привіт");
sb.Append(" світ!"); // Тепер рядок змінюється швидко і ефективно

Знайомство з StringBuilder

StringBuilder — це клас із простору імен System.Text. Його завдання — ефективно створювати та об’єднувати великі рядки, змінюючи їхній вміст без постійного створення нових об’єктів.

Аналогія:
Якщо рядок (string) — це шматочок мозаїки, який можна лише повністю замінити, то StringBuilder — це магнітна дошка, на яку можна безкінечно «ліпити» і знімати ці шматочки, не створюючи нову дошку щоразу, коли треба додати або прибрати елементи мозаїки.

Коли варто використовувати StringBuilder?

• Якщо ви змінюєте рядок багато разів (особливо у циклі).
• Якщо збираєте текст із великої кількості маленьких шматочків.
• Якщо вас хвилюють швидкість і використання памʼяті.

Коли НЕ варто використовувати?

• Якщо у вас лише 1–2 прості операції з рядком — звичайний string простіший і читабельніший.
• Якщо ви справді хочете (навіщо?) зберігати кожен окремий стан рядка.

2. Створення і базові операції з StringBuilder

Підключення простору імен

Почати роботу просто: не забудьте підключити простір імен.

using System.Text;// ← обовʼязково!

Способи створення нового рядка

StringBuilder sb1 = new StringBuilder();            // Порожній
StringBuilder sb2 = new StringBuilder("Старт");     // З початковим текстом
StringBuilder sb3 = new StringBuilder(100);         // Із запасом під 100 символів

Основні методи

var sb = new StringBuilder("Початок");
sb.Append(" + додали новий текст"); 			// Додати у кінець
sb.AppendLine(" (а це з перенесенням рядка)"); 	// Додати з перенесенням рядка
sb.Insert(0, "Старт: "); 						// Вставити з позиції 0
sb.Remove(0, 7); 								// Видалити 7 символів із позиції 0
sb.Replace("текст", "STRING"); 					// Замінити усі "текст" на "STRING"
string result = sb.ToString(); 					// Отримати фінальний рядок

3. Ефективність StringBuilder

Приклад: порівняння продуктивності

Припустімо, потрібно зібрати рядок із 10 000 чисел підряд (скажімо, вам доручили вивести всі номери одногрупників):

Наївний підхід (string)

string text = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    text += i + " "; // На кожному кроці створюється новий рядок!
}
Console.WriteLine(text.Substring(0, 100) + "..."); // Для стислості виведення

Оптимальний підхід (StringBuilder)

var sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    sb.Append(i).Append(' '); // Можна ланцюжком!
}
Console.WriteLine(sb.ToString().Substring(0, 100) + "...");

У чому різниця?
Перший варіант працюватиме відчутно повільніше й може «зʼїсти» значно більше памʼяті. Другий — швидкий і невибагливий до оперативної памʼяті.

4. Найпопулярніші методи StringBuilder

Append — додає рядок або інше значення (автоматично перетворює на рядок):

sb.Append("текст");
sb.Append(123); // 123 перетвориться в "123"
sb.Append('!'); // Символ

AppendLine — додає рядок плюс символ нового рядка:

sb.AppendLine("рядок"); // Додасть "рядок\n"

Insert — вставляє рядок на певну позицію:

sb.Insert(0, "Hello, "); // Вставка на початок

Remove — видаляє кілька символів:

sb.Remove(3, 4); // Видаляє 4 символи, починаючи з позиції 3

Replace — замінює усі входження підрядка або символу:

sb.Replace("old", "new");
sb.Replace('a', 'A');

ToString — повертає готовий рядок.

Обрізка рядка

На відміну від string, у StringBuilder можна змінити довжину. Рядок буде обрізано до вказаного значення.

sb.Length = 10; // Усе, що після 10-го символу — зникає!

5. Особливості роботи і типові помилки

Чому ToString() важливий

Поки ви працюєте зі StringBuilder, у вас «в руках» не рядок, а спеціальний об’єкт. Багато методів (наприклад, Console.WriteLine) можуть приймати і його, адже він уміє автоматично перетворюватися на рядок, проте інколи на вас може чекати сюрприз — якщо ви випадково порівнюєте зі звичайним рядком або робите щось на кшталт:

if (sb == "Привіт") { ... } // Ой! Це не спрацює, навіть якщо sb містить "Привіт"

Результат буде false: порівнюються не рядки, а об’єкти різних типів.

Правильно:

if (sb.ToString() == "Привіт") { ... }

Змінність

На відміну від string, StringBuilder — змінний (mutable)! Один об’єкт може змінювати вміст скільки завгодно разів — саме це й дає виграш у швидкості.

Не забувайте про ToString() наприкінці роботи з об’єктом, інакше ви отримаєте не рядок, а незрозумілий текст на кшталт System.Text.StringBuilder.

Розмір буфера та його перерозподіл

Усередині StringBuilder зберігає масив символів. Якщо ви заздалегідь знаєте, що створюватимете дуже довгий рядок, можна передати в конструктор очікувану довжину — це трохи пришвидшить роботу.

var bigBuilder = new StringBuilder(50000); // Очікуємо 50 тисяч символів

Але якщо ви помилилися — не біда! StringBuilder за потреби розширить буфер сам; просто це буде трохи повільніше.

Переповнення памʼяті?

Теоретично, якщо зовсім не знати міри й додавати мільярди символів, можна отримати OutOfMemoryException, але у реальних завданнях це трапляється вкрай рідко.