LeetCode - #195 Swift 实现打印文件中的第十行

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图书作者：《SwiftUI 入门，进阶与实战》
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摘要

在文件处理和文本处理的常见问题中，提取特定行是基础且实用的操作之一。本文将介绍如何使用 Swift 实现从文本文件中提取并打印第十行的功能，并提供多种实现解法。我们将逐步分析每种方法的优缺点，并通过具体的代码示例展示其实际效果。

描述

问题描述：

给定一个文本文件 file.txt，要求打印文件中的第十行。如果文件少于十行，则不输出任何内容。

示例：
假设 file.txt 内容如下：

Line 1
Line 2
Line 3
Line 4
Line 5
Line 6
Line 7
Line 8
Line 9
Line 10

期望输出：

Line 10

注意：

• 如果文件少于十行，应当不输出任何内容。

题解答案

为了实现该功能，我们可以使用多种方法来解决问题，包括使用文件操作、字符串分割以及基于流的处理。以下是三种不同的解法。

解法 1：读取整个文件并提取第十行

最直接的方法是一次性读取整个文件的内容，然后提取第十行。

import Foundation

func printTenthLine(filePath: String) {
    do {
        let content = try String(contentsOfFile: filePath)
        let lines = content.split(separator: "\n")
        if lines.count >= 10 {
            print(lines[9])  // 输出第十行
        }
    } catch {
        print("Error reading file: \(error.localizedDescription)")
    }
}

// 示例调用
let filePath = "path/to/your/file.txt"
printTenthLine(filePath: filePath)

解法 2：逐行读取文件直到第十行

这种方法不需要一次性读取整个文件，适用于处理大型文件，逐行读取并输出第十行。

import Foundation

func printTenthLine(filePath: String) {
    do {
        let fileHandle = try FileHandle(forReadingAtPath: filePath)
        var lineCount = 0
        while let line = fileHandle?.readLine() {
            lineCount += 1
            if lineCount == 10 {
                print(line)
                break
            }
        }
        fileHandle?.closeFile()
    } catch {
        print("Error reading file: \(error.localizedDescription)")
    }
}

// 扩展 FileHandle 以实现按行读取
extension FileHandle {
    func readLine() -> String? {
        let data = self.readData(upToLength: 1024)
        return data.flatMap { String(data: $0, encoding: .utf8) }
    }
}

// 示例调用
let filePath = "path/to/your/file.txt"
printTenthLine(filePath: filePath)

解法 3：使用 Unix 命令行工具

对于简单的文件处理任务，我们也可以通过使用 Shell 命令来实现文件处理。这种方法适用于快速处理小文件。

sed -n '10p' file.txt

题解代码分析

解法 1：读取整个文件

• 优点：简单直观，适合处理小型文件。
• 缺点：需要将整个文件加载到内存中，对于大文件效率较低，内存占用较大。

解法 2：逐行读取

• 优点：只加载当前读取的行，适用于大文件。
• 缺点：需要处理文件的流，代码相对较复杂。

解法 3：使用 Shell 命令

• 优点：非常简洁且高效，适用于 Unix 环境中的文件处理。
• 缺点：依赖于操作系统环境，不能直接在 Swift 中运行，适用于简单处理。

示例测试及结果

输入文件 file.txt：

Line 1
Line 2
Line 3
Line 4
Line 5
Line 6
Line 7
Line 8
Line 9
Line 10

运行代码后输出：

Line 10

如果文件少于十行，输出为空。

时间复杂度

1. 解法 1：读取整个文件的时间复杂度为 O(n)，其中 n 是文件的总字符数。
2. 解法 2：逐行读取，时间复杂度为 O(k)，其中 k 为读取的行数，最坏情况下为文件总行数。
3. 解法 3：sed 命令的时间复杂度为 O(n)，其中 n 是文件的总字符数。

空间复杂度

1. 解法 1：需要存储整个文件内容，空间复杂度为 O(n)。
2. 解法 2：只需要存储当前读取的行，空间复杂度为 O(1)。
3. 解法 3：空间复杂度为 O(1)，因为命令行操作不需要额外内存。

总结

1. 解法 1：适用于小文件，简单易懂，但对大文件不够高效。
2. 解法 2：适用于大文件，逐行处理，内存占用小，灵活性强。
3. 解法 3：适用于 Unix 环境中的简单文件操作，非常简洁，但不适用于所有平台。

未来展望

1. 在未来的实现中，可以进一步扩展为支持读取文件中任意行。
2. 探索更多优化方法，尤其在处理大文件时，如何减少不必要的内存占用和提高效率。

参考资料

• Swift 官方文档
• sed 命令手册