第3章 排序与查找

(一) 排序

1.sort函数：sort(first,last,comp)

C++引入了基于快速排序的排序函数：sort()

1.sort(first,last,comp)函数的三个参数：
①first为待排序序列起始地址
②last为最后一个元素的后一个位置的地址 (尾后指针)
③comp为排序方式的函数名(任意起)，不填写默认为升序排序。

sort(arr,arr+6);
sort(arr,arr+6,comp);

sort(vec.beign(),vec.end());
sort(vec.beign(),vec.end(),comp);

2.C语法：数组名作为函数参数，会退化为指针。 $\mathrm{arr}\to \&arr[0]$
①arr[i]是元素
②arr是0号元素的地址。arr+i是i号元素的地址。
③C语言数组的数组名，可以当地址/指针来使用。&arr[i] 和 arr+i 等价

头文件：

#include <algorithm>
using namespace std;

排序静态数组、动态数组：

#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

bool compare(int lhs,int rhs){
    return lhs >= rhs;  //降序排序
}

int main() {
    int arr[6] = {2,4,6,1,3,5};
    sort(arr,arr+6); //数组名作为函数参数,退化为指针 : arr -> &arr[0]
    vector<int> vec = {2,4,6,1,3,5};
    sort(vec.begin(),vec.end());
    sort(vec.begin(),vec.end(),compare);
    return 0;
}

左闭右开 [arr,arr+n)，尾后

2.自定义比较规则

①compare函数的返回类型是bool
②默认比较方式是 <
③不发生交换，返回真

3.C++函数重载：同一个函数名，有不同的参数列表

比较的题目，重点就是设计bool comp(int lhs,int rhs)函数。//不发生交换时为真

4.机试考试最重要的事情：能把你曾经做过的题目，满分地做出来

最重要的不是把所有题目都写了个差不多，没用，差一点就是零分。要么满分要么零分。
最重要的是，把你曾经做过的题目，满分地做出来。
泥鳅老师：你就算是天纵奇才，也不可能在机试的时候把你从来没做过的题目做出来。就是一个熟练度的问题。

5.例题

例题1：对n个数进行排序

样例输入：
4
1 4 3 2

样例输出：
1 2 3 4

#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main(){
    int n;
    int arr[101];
    scanf("%d",&n);
    for(int i=0;i<n;++i){
        scanf("%d",&arr[i]);//&arr[i] 和 arr+i 等价
    }
    sort(arr,arr+n);//排序
    for(int i=0;i<n;++i){
        printf("%d ",arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

例题2：整数奇偶排序 （北京大学机试上机）

提交网址：https://www.acwing.com/problem/content/3449/

解法1：奇偶分别排序

#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

bool compare(int lhs,int rhs){
    return lhs >= rhs;
}

int main() {
    int arr[10];
    vector<int> vec1;	//存奇数
    vector<int> vec2;	//存偶数
    for(int i = 0 ; i < 10; ++i){
        scanf("%d",&arr[i]);  //arr+i
        if(arr[i]%2 == 0){
            vec2.push_back(arr[i]);
        }else{
            vec1.push_back(arr[i]);
        }
    }
    sort(vec1.begin(),vec1.end(),compare); //奇数降序
    sort(vec2.begin(),vec2.end());
    vector<int>::iterator it;
    for(it = vec1.begin(); it != vec1.end(); ++it)  printf("%d ",*it);
    for(it = vec2.begin(); it != vec2.end(); ++it)  printf("%d ",*it);
    printf("\n");
    return 0;
}

解法2：整体排序，重点在于构建 compare函数

    #include <stdio.h>
    #include <algorithm>
    using namespace std;
    bool compare(int lhs, int rhs) {
        if (lhs % 2 == 1 && rhs % 2 == 0) {
            return true;
        }
        else if (lhs % 2 == 1 && rhs % 2 == 1 && lhs > rhs) {
            return true;
        }
        else if (lhs % 2 == 0 && rhs % 2 == 0 && lhs < rhs) {
            return true;
        }
        else {
            return false;
        }
    }
    int main() {
    
        int arr[10];
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            scanf("%d", &arr[i]); // arr + i
        }
        sort(arr, arr + 10, compare);
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            printf("%d ", arr[i]);
        }
        printf("\n");
        return 0;
    }

例题3：成绩排序1（清华大学复试上机题）

提交网址：https://www.acwing.com/problem/content/3379/
https://www.nowcoder.com/share/jump/2891302591706172383452

结构体 + . 运算符

解法1：结构体 + vector

#include <cstdio>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

struct Student{
    int number;
    int score;
};

bool comp(Student lhs,Student rhs){
    if(lhs.score < rhs.score)  return true;
    else if(lhs.score == rhs.score && lhs.number < rhs.number)  return true;
    else    return false;
}

int main(){
    int N,p,q;
    scanf("%d",&N);
    vector<Student> stu(N);
    for(int i = 0 ; i < N; ++i){
        scanf("%d%d",&stu[i].number,&stu[i].score);
    }
    sort(stu.begin(),stu.end(),comp);
    for(int i = 0; i < N; ++i){
        printf("%d %d\n",stu[i].number,stu[i].score);
    }
    return 0;
}

解法2：结构体 + 数组

#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;

struct Student {
    int num;
    int grade;
};//类的分号不要省略

bool comp(Student lhs, Student rhs) {
    //不发生交换为真
    if (lhs.grade < rhs.grade) {
        return true;
    } else if (lhs.grade == rhs.grade && lhs.num < rhs.num) {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}

int main() {
    int n;
    Student arr[100];
    scanf("%d", &n);
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        scanf("%d%d", &arr[i].num, &arr[i].grade);
    }
    sort(arr, arr + n, comp);
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        printf("%d %d\n", arr[i].num, arr[i].grade);
    }
}

例题4：成绩排序2

提交网址：https://www.acwing.com/problem/content/3378/

#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

struct Student{
    char name[20];
    int score;
    int seq; //序号成员,实现稳定排序
};

bool compare0(Student lhs,Student rhs){  //0表示降序
    if(lhs.score > rhs.score)                          return true;
    else if(lhs.score==rhs.score && lhs.seq < rhs.seq)  return true;
    else                                                return false;
}

bool compare1(Student lhs,Student rhs){  //1表示升序
    if(lhs.score < rhs.score)                           return true;
    else if(lhs.score==rhs.score && lhs.seq < rhs.seq)  return true;
    else                                                return false;
}

int main() {
    int N;
    scanf("%d",&N);
    int method;
    scanf("%d",&method);
    vector<Student> vec(N);
    for(int i = 0; i < N; ++i){
        scanf("%s%d",&vec[i].name,&vec[i].score);
        vec[i].seq = i;
    }
    if(method == 0)     sort(vec.begin(),vec.end(),compare0);
    else                sort(vec.begin(),vec.end(),compare1);
    for(int i = 0; i < N; ++i){
        printf("%s %d\n",vec[i].name,vec[i].score);
    }
    return 0;
}

纠错

纠错1：
要么上边声明的时候加上长度
要么下边初始化一个Student，用Pushback
你这样声明的vec，长度为0，当然不能直接赋值

纠错2：
稳定性，等号的问题，注意

纠错3：
不要忘了对seq赋值：vec[i].seq = i;

例题5：成绩排序3

提交网址：http://t.cn/E9gyHM1

#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

struct Student{
    char name[20];
    int score;
    int seq; //为了保证稳定性
};

bool comp0(Student lhs,Student rhs){  //0表示降序
    if(lhs.score > rhs.score)  return true;
    else if(lhs.score==rhs.score && lhs.seq < rhs.seq) return true;
    else  return false;
}

bool comp1(Student lhs,Student rhs){  //1表示升序
    if(lhs.score == rhs.score)  return lhs.seq < rhs.seq;
    else                        return lhs.score < rhs.score;
}

int main(){
    int n;
    while(scanf("%d",&n) != EOF){
        int order;
        scanf("%d",&order);
        vector<Student> vec;
        for(int i = 0; i < n; ++i){
            Student stu;
            scanf("%s%d",&stu.name,&stu.score);
            vec.push_back(stu);
            vec[i].seq = i;
        }
        if(order==0)    sort(vec.begin(),vec.end(),comp0);
        else            sort(vec.begin(),vec.end(),comp1);
        for(int i = 0; i < n; ++i){
            printf("%s %d\n",vec[i].name,vec[i].score);
        }
    }
    return 0;
}

6.习题

习题1：特殊排序

提交网址：http://t.cn/E9gio39

#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    scanf("%d",&n);
    int arr[1010];
    int max = 0;
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        scanf("%d",&arr[i]);
        if(arr[i] > max)    max = arr[i];
    }
    printf("%d\n",max);
    sort(arr,arr+n);
    for(int i = 0; i < n-1; ++i){ //少输出一个最大值,只到n-1
        printf("%d ",arr[i]);
    }
    if(n==1) printf("-1\n");
    return 0;
}

习题2：小白鼠排队

提交网址：http://t.cn/E9gXh9Z

#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

struct Mouse{
    int weight;
    char color[20];
};

bool comp(Mouse lhs,Mouse rhs){
    return lhs.weight >= rhs.weight;
}

int main() {
    int n;
    scanf("%d",&n);
    vector<Mouse> vec(n);
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        Mouse mouse;
        scanf("%d%s",&vec[i].weight,&vec[i].color);
    }
    sort(vec.begin(),vec.end(),comp);
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        printf("%s\n",vec[i].color);
    }
    return 0;
}

习题3：奥运排序问题 （难度：困难）

提交网址：http://t.cn/E9gYpyl

#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

struct country{
    int gold; //金牌
    int medal; //奖牌
    int people; //人口(百万)
    double gold_people = gold/people;   //金牌人口比例
    double medal_people = medal/people;  //奖牌人口比例
};

bool compare1(country lhs,country rhs){ //按金牌总数 降序排名
    return lhs.gold > rhs.gold;
}
bool compare2(country lhs,country rhs){ //按奖牌总数 降序排名
    return lhs.medal > rhs.medal;
}
bool compare3(country lhs,country rhs){ //按金牌人口比例 降序排名
    return lhs.gold_people > rhs.gold_people;
}
bool compare4(country lhs,country rhs){ //按奖牌人口比例 降序排名
    return lhs.medal_people > rhs.medal_people;
}

int main() {
    int N,M;  //N为总国家数,M为需要给出排名的国家数
//    while(scanf("%d",&N) != EOF){
        scanf("%d",&N);
        scanf("%d",&M);
        vector<country> vec;
        for(int i=0; i<N; ++i){
            country cty;
            scanf("%d %d %d",&cty.gold,&cty.medal,&cty.people);
            vec.push_back(cty);
        }
        //统计需要排名的国家序号
        vector<int> need_sort;
        int x;
        for(int i = 0; i < M; ++i){
            scanf("%d",&x);
            need_sort.push_back(x);
        }
        //对M个国家进行排名



//    }
    return 0;
}

(二) 查找

1.顺序查找(Liner Search)

顺序查找的问题：效率不够高。
n个元素，顺序查找，时间复杂度为O(n²)。若数据量规模n在10⁵，则会OJ超时。需要采取一些策略降低时间复杂度。

(1)泛型函数 find()

find(begIt，endIt，x)

#include <algorithm> //头文件

vector<int>::iterator it;
it = find(vec.vegin(),vec.end(),x);
if(it == vec.end()){
	printf("-1\n");
}else{
	pirntf("%d\n",it - vec.begin());  //偏移量,即数组下标
}

(2)顺序查找存在的问题

①顺序查找：O(N)
②二分查找：O(logN)，但需要 排序
③哈希查找：O(1)，但需要 额外空间

(3)时间复杂度、空间复杂度

0.O()计数法：忽略常系数、忽略低阶项
1.时间复杂度：指令执行次数
2.空间复杂度：额外内存空间

2.二分查找(Binary Search)

1.二分查找(折半查找)，只能在有序的数据结构中使用，需要先排序。

2.基于比较的排序，时间复杂度最好为O(nlogn)

3.N的元素，查找M次的时间复杂度：O(NlogN + M×logN)

二分查找(需要排序)适用于：给定一份数据，要查很多次。
若每查一次，数据都改，那就用顺序查找，不需要排序。

mid = (left + right)/2;
left = mid + 1;    /收缩区间，注意 +1 -1，避免二分查找死循环。
right = mid - 1;

3.使用map替代二分查找

map：空间换时间。如果程序对空间要求不高，可以用map代替二分查找。若空间卡的比较死，则还是得用二分查找。(二分查找的代码比较容易写错)

①二分查找：查找的时间复杂度O(logN)，不需要空间。代码较长，繁琐，易出错。
②map：查找的时间复杂度O(logN)，需要一定的空间。底层是红黑树。
③unordered_map：查找的时间复杂度O(1)，需要更多的空间。底层是哈希表。

map的底层：二叉搜索树(BST)。
①在Windows下，会进一步优化为：平衡二叉树(AVL树)
②在Linux下，会进一步优化为：红黑树

(1)指针迭代器 iterator

findIndex.begin()：第一个元素的指针
findIndex.end()：最后一个元素的后面一个位置的指针，尾后指针
findIndex.find()：查找某个元素的指针

if(findIndex.find(findNum) == findIndex.end()) //说明没有找到

4.例题

例题1：找x

提交网址：http://t.cn/E9gHFnS

#include <cstdio>

int main() {
    int n;
    scanf("%d",&n);
    int arr[210];
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        scanf("%d",&arr[i]);
    }
    int x;
    bool flag = false;
    scanf("%d",&x);
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        if(arr[i] == x){
            printf("%d\n",i);
            flag = true;
            break;
        }
    }
    if(flag == false)  printf("-1\n");
    return 0;
}

例题2：查找

提交网址：https://www.acwing.com/problem/content/3545/

解法1：顺序查找

#include <cstdio>

int main() {
    int n,m,a[110],b[110];
    scanf("%d",&n);
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        scanf("%d",&a[i]);
    }
    scanf("%d",&m);
    for(int i = 0; i < m; ++i){
        scanf("%d",&b[i]);
    }
    for(int j = 0; j < m; ++j){
        bool flag = false;
        for(int i = 0; i < n; ++i){
            if(a[i] == b[j]){
                printf("YES\n");
                flag = true;
                break;	//两层for循环时,break只能跳出一层循环
            }
        }
        if(flag == false) printf("NO\n");
    }
    return 0;
}

解法2：二分查找 （代码繁琐）

#include <cstdio>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    scanf("%d",&n);
    vector<int> a(n);
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        scanf("%d",&a[i]);
    }
    sort(a.begin(),a.end());
    int m,b;
    scanf("%d",&m);
    for(int i = 0; i < m; ++i){
        scanf("%d",&b);
        //二分查找
        int left = 0, right = n-1;
        while(left <= right){
            int mid = (left+right)/2;
            if(b == a[mid]){
                printf("YES\n");
                break;
            }else if(b < a[mid]){
                right = mid-1;
            }else{
                left  = mid+1;
            }
        }
        if(left > right)  printf("NO\n");
    }
    return 0;
}

解法3：map

对map使用find()函数，查找的是键

#include <cstdio>
#include <map>
using namespace std;

int main(){
    int n,a;
    map<int,int> mymap;
    scanf("%d",&n);
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        scanf("%d",&a);
        mymap.insert({a,i}); //key:元素的值,value:元素的位置
    }
    int m,b;
    scanf("%d",&m);
    for(int i = 0; i < m; ++i){
        scanf("%d",&b);     对map使用find(),查找的是键
        if(mymap.find(b) != mymap.end())    printf("YES\n");
        else                                printf("NO\n");
    }
    return 0;
}

解法4：set

#include <cstdio>
#include <vector>
#include <set>
using namespace std;

int main() {
    int n,x;
    scanf("%d",&n);
    set<int> a;
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        scanf("%d",&x);
        a.insert(x);
    }
    int m,b;
    scanf("%d",&m);
    for(int i = 0; i < m; ++i){
        scanf("%d",&b);
        if(a.find(b) != a.end())      printf("YES\n");
        else                          printf("NO\n");
    }
    return 0;
}

例题3：找位置 （Mid-Hard）

提交网址：https://www.acwing.com/problem/content/3613/

#include <cstdio>
#include <vector>
#include <map>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main() {
    char str[110] = {0};
    scanf("%s",str);
    multimap<char,int> mymap;
    vector<char> seq;  //记录每个字符出现的先顺序
    for(int i = 0; i < strlen(str); ++i){  //str[i] != '\0'
        if(find(seq.begin(),seq.end(),str[i]) == seq.end()){ //说明字符str[i]是第一次出现
            seq.push_back(str[i]);                           //则加入seq中,即记录字符出现的顺序
        }
        mymap.insert({str[i],i});
    }
    vector<char>::iterator it; //it是字符出现顺序seq的迭代器
    multimap<char,int>::iterator it1;
    for(it = seq.begin(); it != seq.end(); ++it){
        if(mymap.count(*it) > 1){  //该字符在mymap中重复出现
            bool isFirst = true;    //引入isFirst,为了去掉每行结尾的逗号
            for(it1 = mymap.begin(); it1 != mymap.end(); ++it1){
                if(it1->first == *it){  //seq中的字符和mymap中的键 相匹配时
                    if(isFirst == false){
                        printf(",");
                    }
                    printf("%c:%d",it1->first,it1->second);
                    isFirst = false;
                }
            }
            printf("\n");
        }
    }
    return 0;
}

5.习题

习题1：找最小数

提交网址：http://t.cn/E9gekWa

结构体数组：

#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;

struct NUM{
    int x;
    int y;
};

bool comp(NUM lhs,NUM rhs){
    if(lhs.x == rhs.x){
        return lhs.y < rhs.y;
    }else{
        return lhs.x < rhs.x;
    }
}

int main(){
    int n;
    scanf("%d",&n);
    NUM num[1010]; //结构体数组
    int x,y;
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        scanf("%d%d",&num[i].x,&num[i].y);
    }
    sort(num,num+n,comp);
    printf("%d %d\n",num[0].x,num[0].y);
    return 0;
}

习题2：打印极值点下标 (难度：入门)

提交网址：https://www.acwing.com/problem/content/3440/

#include <cstdio>

int main() {
    int n;
    scanf("%d",&n);
    int arr[110];
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        scanf("%d",&arr[i]);
    }
    //判断左端点
    if(arr[0] != arr[1])  printf("0 ");
    //判断中间
    for(int i = 1 ; i < n-1; ++i){
        if( (arr[i]>arr[i-1] && arr[i]>arr[i+1])  || (arr[i]<arr[i-1] && arr[i]<arr[i+1]) ){
            printf("%d ",i);
        }
    }
    //判断右端点
    if(arr[n-1] != arr[n-2])    printf("%d\n",n-1);
    return 0;
}

习题3：差分计数 （难度：简单）

提交网址：https://www.acwing.com/problem/content/5080/

解1：暴力求解，数组 + 两层for循环枚举，结果TLE。时间复杂度O(n²)，n为10⁶，运行次数为 10¹²>10⁹

#include <cstdio>

int arr[1000010];  //申请全局数组,若在main函数内申请如此大的数组 会爆栈,即栈溢出(Segementation fault)

int main() {
    int n,x;
    scanf("%d",&n);
    scanf("%d",&x);
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        scanf("%d",&arr[i]);
    }
    int count = 0;
    for(int i = 0; i < n; ++i){
        for(int j = 0; j < n; ++j){
            if(arr[i]-arr[j] == x)   count++;
        }
    }
    printf("%d\n",count);
    return 0;
}

解2：优化为用哈希表 unordered_map存储，时间复杂度O(n)

在这里插入代码片

TLE问题：处理大数据集的策略，降低算法的时间复杂度

①TLE (Time Limit Exceeded，时间超过)的限制是运行次数不超过$10^9$。
而对于数据规模n达到$10^6$级别，时间复杂度最高只能为 $O(nlogn)$，若为$O(n^2)$则超时，运行了$10^{12}$次。
②若申请动态数组还是 TLE，则只能优化算法，不能暴力求解，如m层for循环枚举的时间复杂度为$O(n^m)$。
应当思考如何优化算法 以降低算法的时间复杂度，减少 不必要的计算 或 重复计算，如 缩小搜索范围、用数组存储会重复使用到的数值。

第4章 字符串

1.C字符数组 char str[1000] ：处理输入、输出

(1)原理

1.char的C风格字符数组，每个单元只能存储1个字符

2.C风格字符串，要多一个字节存储 终止符 '\0'

区分：
①可打印字符 '0'
②终止符 0 或 '\0'

(2)基本操作

1.声明： char 字符数组名[大小];

2.初始化：直接赋值0，或用memset

char str[1000] = {0};

#include <cstring>

char str[1000];
memset(str,0,sizeof(str));

3.输入
字符数组的输入可以省略&。因为数组名本身就是一个地址，不需要再取地址

scanf("%s",str);

4.输出

printf("%s\n",str);

5.字符数组转string：string 字符串名 = 字符数组名 ;

步骤：
①先声明字符数组
②字符数组操作，如输入
③转string string 字符串名 = 字符数组名 ;
④字符串操作
⑤输出 printf("%s",字符串名.c_str());

注意，只有%s的时候输出string需要加 .c_str()转换。而%c的时候可以直接输出str[i]

#include <cstdio>
#include <string>
using namespace std;

int main(){
	char buf[100];
	scanf("%s",buf);//%s不用加&
	string str = buf;//C风格字符数组 → C++风格字符串：直接赋值
	printf("%s\n",str.c_str());//C++风格字符串→C风格字符数组:.c_str()

	return 0;
}

6.读取一整行
fgets(字符数组名,sizeof(字符数组名),stdin)

fgets最后会读入换行符\n ，占一个空间（字符数组转string后，考虑用pop_back()干掉回车）

7.getchar() 吃掉回车

(2)优势与劣势

①C风格字符数组：char str[100]

1.C风格字符数组的优势：可以直接使用scanf和printf

2.C风格字符数组的劣势：
①不支持 赋值、相等判断、比大小
②不支持 提取子串、字符串匹配
③C风格字符串不能作为map和set的参数
④内存管理麻烦 (数组与指针的转换)

②C++字符串：string

1.string的优势：
①像内置类型 (int/long/float/double)，支持 +、=、==、<、<=、>、>=

②类似于 vector<char>，支持 push_back()、insert、erase、clear、迭代器、方括号运算符

③支持子串操作：求子串 substr()、字符串匹配

2.string的缺陷：
string不能直接和printf、scanf交互

2.C++ 字符串string ：处理更复杂问题

(1)基本操作

1.头文件

#include <string>
using namespace std;

2.初始化：支持 = 赋值操作

string str1 = "hello";
string str2 = str1;

3.求长度：
①.length();
②.size();

printf("length of str = %u\n",str.size());

(2)增删改查遍历

1.遍历
(1)方括号运算符：
下标访问元素：str[i]（i从0开始）

for(unsigned int i = 0;i < str.size(); ++i){
	printf("%c\n",str[i]);
}

(2)迭代器：

for(string::iterator it = str.beign(); it != str.end(); ++it){
	//++it 更改迭代器的指向，到下一个元素
	printf("%c\n", *it); // &取地址, *取内容。*it 通过地址访问元素
}

string 对比 vector<char> 拓展了insert 和 erase 的用法，可以一次操作多个字符

2.插入：
(1)末尾插入：push_back(n)

(2)指定位置插入：

insert(it,"A");  //迭代器插入
insert(0,"xyz"); //指定下标插入,可以一次操作插入多个字符

3.删除：
(1)删除最后一个字符：pop_back()

(2)字符串清空 clear()

str.clear();

(3)指定位置删除：erase(下标)

str.erase(str.size()-1); //删除最后一个元素，即\n
str.erase(it); //迭代器指定位置

①删除position处的一个字符(position是个string类型的迭代器)
erase(position);

②删除从pos开始的n个字符，比如erase(0,1)就是删除第一个字符
erase(pos,n);

string str = "abcdef";
str.erase(1,2); //从下标1开始,删除2个,应该删除bc

③删除从first到last之间的字符（first和last都是迭代器）
erase(first,last);

(4)按照元素删除：删除指定字符
如：删除字符串a中的的逗号

string str;
string::iterator it;
for(it=str.begin();it!=str.end();++it){
    if(*it == ','){
        str.erase(it);
    }
}

4.查找：字符串匹配
find("字符串内容")
find("字符串内容",起始下标)

返回值是第一次匹配成功的下标。若查找失败，则返回string::npos，即-1

int pos = str.find("do"); //查找匹配字符串do,不写起始下标,默认为从开始
if(pos == string::npos)    printf("do is not found!\n");

查找：
查询字符或字符子串的下标 .find(内容)
①find("字符串")
②find(变量名)

用string的find函数进行字符串匹配的例题：CPP33 统计字符串中子串出现的次数

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    char str[100] = { 0 };
    char substr[100] = { 0 };

    cin.getline(str, sizeof(str));
    cin.getline(substr, sizeof(substr));

    int count = 0;

    // write your code here......
    string str1 = str;
    string str2 = substr;
    int pos = str1.find(str2);
    while(pos != string::npos){
        count++;
        pos = str1.find(str2,pos+1);
    }
	
    cout << count << endl;
    return 0;
}

(3)子串操作

1.从C++风格字符串转到C风格字符串：str1.c_str()

2.判断相等：支持==

bool isSame = false;
isSame = (str1 == "hello");

3.连接：
+ (只针对C++风格字符串string类型，C风格字符数组禁止相加)

string str = buf;
str = str + "world";

4.string比较大小：从最高位比ASCII码（字典序）：

string str1 = "a";
string str2 = "Z";
if(str1<str2) cout<<str1<<"<"<<str2<<endl;
else          cout<<str1<<">="<<str2<<endl;

输出：a>=Z

ASCII码
原因：
①A的ASCII码为65，Z的ASCII码为90
②a的ASCII码为97，z的ASCII码为122
③大写字母 +32 = 小写字母
小写字母 -32 = 大写字母

if(arr[i]>='A' && arr[i]<="Z")	arr[i] += 32; //大写转小写
if(str[i]>='a' && str[i]<='z')	str[i] -= 32; //小写转大写

5.string支持方括号运算符，支持下标访问

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
using namespace std;

int main() {
    string str = "abcdef";
    char ch[26];
    for(int i = 0; i <str.size(); ++i){
        ch[i] = str[i];
    }
    for(int i = 0; i <strlen(ch); ++i){
        cout<<"ch["<<i<<"] = "<<ch[i]<<endl;
    }
    return 0;
}

输出:
ch[0] = a
ch[1] = b
ch[2] = c
ch[3] = d
ch[4] = e
ch[5] = f

6.取子串
(1)从起始下标到字符串结尾
substr(起始下标)

(2)从指定下标开始，截取指定长度
substr(起始下标，截取的长度)

string str2 = str1.substr(0,3);  //从0开始,长度为3 

(4)其他操作

1.string和数值相互转换

int i = 1234;
string str1 = to_string(i);

float f = 3.14;
string str2 = to_string(f);

string str1 = "3.1415";
f = stof(str1);

string str2 = "31415";
i = stoi(str2);

2.string的输入输出

1.输入

char arr[100];
scanf("%s",arr); //先读到字符数组
string str = arr;   //再转成string

2.输出
(1)printf 的 c_str()

(2)cin 和 cout
cin 和 cout，不能和 scanf、printf 混用

3.一次读入一行

(1)C语言：fgets()

1.C语言用fgets()读入一整行的内容，包括换行符 \n

2.fgets(字符数组首地址,申请内存的长度,stdin);

fgets(arr,200,stdin);

(2)C++：cin.getline()

char str[100] = { 0 };
char substr[100] = { 0 };

cin.getline(str, sizeof(str));
cin.getline(substr, sizeof(substr));

3.例题

例题1：单词个数统计 （难度：中等）

提交网址：https://www.acwing.com/problem/content/3618/

#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;

int main(){
    string s;
    getline(cin,s);
    int count_letter = 0,count_word = 1; //最后一个单词没有空格
    map<char,int> mymap;  //用 map<char,int> 统计字母出现次数
    for(int i = 0; i < s.size(); ++i){
        //1.统计字母个数
        if((s[i]>='a' && s[i]<='z') || (s[i]>='A' && s[i]<='Z') ){
            count_letter++;
        }
        //2.统计单词个数
        if(s[i] == ' ' && s[i+1] != ' '){
            count_word++;
        }
        //3.统计出现次数最多的字母 (不区分大小写,全部以小写为主)
        if((s[i]>='a' && s[i]<='z') || (s[i]>='A' && s[i]<='Z') ){
            if(s[i]>='A' && s[i]<='Z'){
                s[i] = s[i]+32;  //大写转小写
            }
            mymap[s[i]]++;
        }
    }
    cout << count_letter << endl << count_word << endl;
    int max = 0; //字母出现次数的最大值
    map<char,int>::iterator it;
    for(it = mymap.begin(); it != mymap.end(); ++it){
        if(it->second > max)    max = it->second;
    }
    for(it = mymap.begin(); it != mymap.end(); ++it){
        if(it->second == max){
            cout << it->first << " ";
        }
    }
    cout << endl << max << endl;
    return 0;
}

例题2：浮点数加法 【高精度运算】（难度：Mid-Hard）

提交网址：http://t.cn/Ai8I4v0j

高精度运算：用字符串，模拟竖式运算

王道《上机指南》 2024炉灰老师的解法：（这是我做过的代码最多的一道题，93行。当然整数相加部分的if、else if有很多近似重复代码）

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

//获取整数部分
string GetInterger(string a){
    return a.substr(0,a.find('.'));
}

//获取小数部分
string GetFraction(string a){
    return a.substr(a.find('.')+1);
}

//小数部分相加
void FractionPlus(string &res,int &carry,string fa,string fb){
    //长度短的小数,补0
    int size = max(fa.size(),fb.size());
    while(fa.size() < size){
        fa.push_back('0');
    }
    while(fb.size() < size){
        fb.push_back('0');
    }
//    cout << "fa = " << fa << endl << "fb = " << fb << endl;
    res.resize(size); //给res申请内存空间
    for(int i = size-1; i >= 0; --i){  //从右向左遍历
        if(fa[i] + fb[i] + carry - '0' > '9'){
            res[i] = fa[i] + fb[i] + carry - '0' - 10;
            carry = 1;
        }else{
            res[i] = fa[i] + fb[i] +carry - '0';
            carry = 0;
        }
    }
//    cout << "fres= " << res << endl << "carry = " << carry << endl;
}

//整数部分相加
void IntegerPlus(string &res, int carry,string ia,string ib){
    res.clear();
    for(int i = ia.size()-1,j = ib.size()-1; i >= 0 || j >= 0 || carry == 1; --i,--j){
        if(i >= 0 && j >= 0){  //1.a和b都有
            if(ia[i] + ib[j] + carry - '0' > '9'){
                res.insert(res.begin(),ia[i] + ib[j] + carry - '0' - 10);
                carry = 1;
            }else{
                res.insert(res.begin(),ia[i] + ib[j] + carry - '0');
                carry = 0;
            }
        }else if(i >= 0 && j < 0){   //2.只有a
            if(ia[i] + carry > '9'){
                res.insert(res.begin(),ia[i] + carry - 10);
                carry = 1;
            }else{
                res.insert(res.begin(),ia[i] + carry);
                carry = 0;
            }
        }else if(i < 0 && j >= 0){   //3.只有b
            if(ib[j] + carry > '9'){
                res.insert(res.begin(),ib[j] + carry - 10);
                carry = 1;
            }else{
                res.insert(res.begin(),ib[j] + carry);
                carry = 0;
            }
        }else{  //4.既没有a,也没有b,只有进位 carry=1
            res.insert(res.begin(),'1');
            carry = 0;
        }
    }
//    cout << "ires= " << res << endl << "carry = " << carry << endl;
}

int main() {
    string a,b;
    cin >> a >> b;
//    a = "12345.6789";
//    b = "333.33333";
    string ia,fa,ib,fb;
    ia = GetInterger(a);
    fa = GetFraction(a);
    ib = GetInterger(b);
    fb = GetFraction(b);
//    cout << "ia = " <<ia << endl << "fa = " << fa << endl << "ib = " << ib << endl << "fb = " << fb << endl << endl;
    string fres;
    int carry = 0;
    FractionPlus(fres,carry,fa,fb);
    string ires;
    IntegerPlus(ires,carry,ia,ib);
    cout << ires << "." << fres << endl;
    return 0;
}

例题3：W的密码 （难度：困难）

提交网址：https://www.acwing.com/problem/content/3408/

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

void Partition(string str,vector<int> &vec1,vector<int> &vec2,vector<int> &vec3){
    int i;
    for(i = 0; i < str.size(); ++i){
        if(str[i] >= 'a' && str[i] <= 'i'){
            vec1.push_back(i);
        }else if(str[i] >= 'j' && str[i] <= 'r'){
            vec2.push_back(i);
        }else{
            vec3.push_back(i);
        }
    }
}

//右旋
void RightRotate(string &str, vector<int> &vec, int offset){
    vector<char> tmp;
    if (vec.size() != 0 && offset > vec.size()) {
        offset = offset % vec.size();
    }
    for(int i = vec.size() - offset; i < vec.size(); ++i){
        tmp.push_back(str[vec[i]]);
    }
    for(int i = vec.size() - offset - 1; i >= 0; --i){
        str[vec[i+ offset]]  = str[vec[i]];
    }
    for(int i = 0; i < tmp.size(); ++i){
        str[vec[i]] = tmp[i];
    }
}

int main() {
//    string str = "_icuo_bfnwhoq_kxert";
//    int k1 = 2, k2 = 3, k3 = 1;
    string str;
    int k1,k2,k3;
    while(cin >> k1 >> k2 >> k3){
        if(k1==0 && k2==0 && k3==0)  break;
        cin >> str;
        vector<int> vec1, vec2, vec3;
        Partition(str,vec1,vec2,vec3);
        RightRotate(str,vec1,k1);
        RightRotate(str,vec2,k2);
        RightRotate(str,vec3,k3);
        cout << str << endl;
    }
    return 0;
}

4.习题

习题1：统计字符串中各类型字符的个数 （难度：入门）

提交网址：https://www.nowcoder.com/share/jump/2891302591707795122907

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

int main() {
    int letter = 0;
    int digit = 0;
    int space = 0;
    int other = 0;
    
    char buf[1024] = {0};
    cin.getline(buf, sizeof(buf));
    // write your code here......
    for(int i = 0; buf[i] != '\0'; ++i){
        if((buf[i]>='A' && buf[i]<='Z') || (buf[i]>='a' && buf[i]<='z')) letter++;
        else if( buf[i]>='0' && buf[i]<='9' )   digit++;
        else if(buf[i]==' ')    space++;
        else                    other++;
    } 
    //end   
    cout << "letter:" << letter << " digit:" << digit << " space:"
    	 << space << " other:" << other << endl;
    return 0;
}

习题2：大写字母个数统计 （难度：入门）

提交网址：http://t.cn/Ai8VB72e

次数为0的字母也要统计，所以本题不可用 map<char,int>，可以用一个int数组统计各字母出现的次数

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string str;
    getline(cin,str);
    int count[26] = {0};
    for(int i = 0; i < str.size(); ++i){
        if(str[i]>='A' && str[i]<='Z'){
            count[str[i]-'A']++;
        }
    }
    for(int i = 0; i < 26; ++i){
        printf("%c:%d\n",'A'+i,count[i]);
    }
    return 0;
}

习题3：首字母大写 （难度：简单）

提交网址：https://www.nowcoder.com/share/jump/2891302591707807598497

用getline(cin,str)读入一行。用空白符分割单词，判断是否为单词的首字母

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main(){
    string str;
    while(getline(cin,str)){
        //首字母小写转大写
        if(str[0]>='a' && str[0]<='z')  str[0] = str[0]- 32;
        cout<<str[0];
        //保持空白符不变
        for(int i = 1; i < str.size(); i++){
            if(str[i]==' ' || str[i]=='\t' || str[i]=='\r' || str[i]=='\n' ){
                if(str[i+1]>='a' && str[i+1]<='z'){
                    str[i+1] -= 32; //空白符后的单词首字母大写
                } 
            }
            cout<<str[i];
        }
    }
    return 0;
}

习题4：寻找变化前的01序列 【字符串替换】 (难度：简单)

提交网址：https://www.acwing.com/problem/content/3547/

解法1：
用count统计连续出现的1的个数，当count为5时就屏蔽输出下一个字符(一定是0)

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    cin >> n;
    while(n--){
        string str;
        cin >> str;
        int count = 0;
        for(int i = 0; i < str.size(); ++i){
            if(str[i] == '1'){
                count++;
                cout << str[i];
            }else{
                if(count==5){
                    count = 0;
                    continue; //不输出字符0,直接检查下一个字符
                }
                cout<<str[i];
                count = 0;
            }
        }
        cout << endl;
    }
    return 0;
}

解法2：replace()函数

# include <iostream>

using namespace std;
int T;
string s;
const string find_one = "111110";
const string change_one = "11111";
int main()
{
    //cin.sync_with_stdio(false);
    cin >> T;
    for(size_t _ = 0; _ != T; _++)
    {
        cin >> s;
        size_t place = 0;
        place = s.find(find_one , place);
        for(; place != string::npos && place < s.length(); 
        s.replace(place , 6 , change_one) , place += 5 , 
        place = s.find(find_one , place)) ;// 111110长度6

        cout << s << '\n';
    }
    return 0;
}

习题5：大整数排序 （难度：简单）

提交网址：https://www.acwing.com/problem/content/3611/

思路：借用vector的自动排序功能，对sort函数添加上comp中按字符串长度升序排序，长度相等时按a<b字典序排序。关键在于comp函数的构建

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

bool comp(string a,string b){
    if(a.size() < b.size())       return true;
    else if(a.size() > b.size())  return false;
    else                          return a<b;
}

int main() {
    int n;
    cin >> n;
    string s;
    vector<string> vec;
    for(int i = 0; i < n; i++){
        cin >> s;
        vec.push_back(s);
    }
    sort(vec.begin(),vec.end(),comp);
    vector<string>::iterator it;
    for(it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it){
        cout << *it << endl;
    }
    return 0;
}

习题6：单词替换 【字符串替换】(难度：中等)

提交网址：http://t.cn/Ai8Iycp6

字符串替换，用vector<string>

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

int main(){
    //1.读入一整行
    string s,a,b;
    getline(cin,s); 
    cin >> a >> b;
    //2.分割单词,存入vector
    vector<string> vec;
    string sub = ""; //子串,初始为空
    for(int i = 0 ; i < s.size(); ++i){
        if(s[i] != ' '){
            sub = sub + s[i];
        }else{
            vec.push_back(sub);
            sub.clear();
        }
        if(i == s.size()-1){  //存入最后一个单词
            vec.push_back(sub);
            sub.clear();
        }
    }
    //3.替换
    for(int i = 0; i < vec.size(); ++i){
        if(vec[i] == a){
            vec[i] = b;
        }
    }
    //4.遍历输出
    vector<string>::iterator it;
    for(it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it){
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

习题7：skew数 【进制转换】(难度：)

提交网址：http://t.cn/Ai8IALKI

习题8：复制、剪切、粘贴 (难度：)

提交网址：https://www.acwing.com/problem/content/3549/