Rustの文字列内の入れ替え

きっかけ

Rustを使えるようになりたいなと思ってちょこちょこ触ってます。
最近とあるところで入力された文字列の中で、その中のm番目とn番目(m,nは文字列のサイズ以下)を入れ替えるという問題が出ておりました。

C言語だと文字列は普通に配列のため、特に難しく考えずに行えるのですが、Rustだと地味に難しかったりします。

// このコードはエラーになります
fn main() {
    let mut str = "fuga".to_string();
    let c1 = str[0];
    let c2 = str[2];
    println!("{} {}", c1, c2); // "f g"を期待
}

あれ? 文字列ってスライス的に取れないのか? と思ったのですが許されないようです。
なおvscodeのコード補完などで見ると…

という感じです。ワタシムツカシイノワカラナイヨ。

文字列に関するメソッドの中では置き換えるためのメソッドで、 replace が存在するのでこれはと思いましたが、ちょっと違いました。

文字列はバイト単位じゃないんだよね

Rustでは文字列に対してUTF-8(Unicodeというべきか)を基準としているようです。
そのため、文字単位で取り出す操作と言う考え方がメインになっているようで、バイト単位で考えたいのであれば、 as_bytes()を使って強制的にバイト単位にぶった切るとかしないといけないみたいです。

なお日本語はUTF-8では基本3バイトのようです。

いろいろ悩んで結局こうなりました

• 文字列をベクタに変換する → ベクタならn番目がざっくり取れる
• 書き換え可能なものにする → 入れ替えてOK
• 最後にベクタを文字列に変換する

とりあえずベクタに変換して取り出すところまでやってみましょう。

fn main() {
    let mut str = "fuga".to_string();
    let mut chars: Vec<char> = str.chars().collect();
    let c1 = chars[0];
    let c2 = chars[2];
    println!("{} {}", c1, c2); // "f g"を期待
}

これならf g無事得られました。
ということで、これをベースに入れ替える操作をしてみます。

fn main() {
    let mut str = "fuga".to_string();
    let mut chars: Vec<char> = str.chars().collect();
    let c1 = chars[0];
    let c2 = chars[2];
    chars[0] = c2; // 逆に入れる
    chars[2] = c1;
    // イテレータにして集めて結合(charで得られた文字の集合を結合してる
    let result: String = chars.into_iter().collect();
    println!("{} {}", c1, c2); // "f g"を期待
    println!("{}", result);
}

これで望んだ結果 gufa が得られました。

ま、Rustではタプルを用いてこういう書き方ができるのでもう少しスッキリできます。

fn main() {
    let mut str = "fuga".to_string();
    let mut chars: Vec<char> = str.chars().collect();
    (chars[0], chars[2]) = (chars[2], chars[0]); // タプルで直接入れ替える
    let result: String = chars.into_iter().collect();
    println!("{}", result);
}

なお、Vec::swap() もあるのでその方がわかりやすいかもしれません。

もう少し直感的な方法あるはずよね…

上記のコードをコンパイルすると、strはmutでなくていいということでサジェストの警告が出ます。ということはメモリ上では別の場所にベクタを作っており、元のStringから別のメモリを用意しての動きとなっています。これってオーバーヘッドが少なからず発生してるかと思います。

何かもう少し直感的な方法がありそうに思うのですが、Rustの強者様達のご意見が得られれば幸いです。