C++基础（7）——STL简介及string类

news2024/10/4 21:55:44

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1.STL简介

1.1什么是 

1.2STL的历史版本

1.3STL的六大组件

 ​编辑

1.4有用的网址

2.string类

2.1string的多种定义方式

2.2string的插入

2.2.1尾插（push_back）

2.2.2insert插入 

2.3拼接（append）

2.4删除

2.4.1尾删（pop_back）

2.4.2使用erase删除

2.5string的查找

2.5.1使用find函数正向搜索

2.5.2使用rfind函数反向搜索第一个匹配项

2.6string的比较

2.7string的替换

2.8string的交换

2.9string的大小及容量

2.9.1获取有效字符的个数

2.9.3使用capacity函数获取所分配的空间的大小

 2.9.4使用resize改变当前对象的有效字符的个数

2.9.5用reserve改变当前对象容量的大小

2.9.6使用clear删除对象的内容，删除后对象变为空字符串

2.9.7使用empty判断对象是否为空

 2.10string中元素的多种访问方式

2.10.1下标

2.10.2使用at访问对象中的元素

2.10.3使用范围for访问对象中的元素

2.10.4使用迭代器访问对象中的元素

2.11string中的运算符

2.11.1=

2.11.2+=

2.11.3+

2.11.4operator>> 和 operator<<

2.11.5relational operators

2.12string中与迭代器相关的函数

2.12.1与正向迭代器相关的函数

2.12.2与反向迭代器相关的函数

2.13string与字符串之间的转换

2.13.1将字符串转换为string

2.13.2使用c_str或data将string转换为字符串

2.14string中子字符串的提取

2.14.1使用substr函数提取string中的子字符串

2.14.3使用copy函数将string的子字符串复制到字符数组中

2.15string中的getline函数

2.15.1用法一：

2.15.2用法二：

1.STL简介

1.1什么是 

STL(standard template libaray-标准模板库)：是C++标准库的重要组成部分，不仅是一个可复用的组件库，而且是一个包罗数据结构与算法的软件框架。

1.2STL的历史版本

原始版本：

Alexander Stepanov、Meng Lee 在惠普实验室完成的原始版本，本着开源精神，他们声明允许 任何人任意运用、拷贝、修改、传播、商业使用这些代码，无需付费。唯一的条件就是也需要向原 始版本一样做开源使用。 HP版本--所有STL实现版本的始祖。

P. J. 版本：

由P. J. Plauger开发，继承自HP版本，被Windows Visual C++采用，不能公开或修改，缺陷：可读 性比较低，符号命名比较怪异。

RW版本：

由Rouge Wage公司开发，继承自HP版本，被C+ + Builder 采用，不能公开或修改，可读性一 般。

SGI版本：

由Silicon Graphics Computer Systems，Inc公司开发，继承自HP版 本。被GCC(Linux)采用，可 移植性好，可公开、修改甚至贩卖，从命名风格和编程 风格上看，阅读性非常高。我们后面学习

STL要阅读部分源代码，主要参考的就是这个版本。

1.3STL的六大组件

 

1.4有用的网址

cplusplus.com

2.string类

2.1string的多种定义方式

string();  //构造一个空字符串

string(const char* s);  //用C-string构造string类

string(const char* s, size_t n);  //用C-string的前n个字符构造string类

string(size_t n, char c);  //用n个c字符构造string类

string(const string& str);  //拷贝构造

string(const string& str, size_t pos, size_t len = npos);  //用从pos位置开始的长度为len的字串来构造string类

 示例：

string s1;                     
string s2("hello world");     
string s3("hello world", 3);  
string s4(10, 'a');            
string s5(s2);                 
string s6(s2, 0, 5);

2.2string的插入

2.2.1尾插（push_back）

函数：void push_back (char c);

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s;
	s.push_back('X');
	s.push_back('Y');
	s.push_back('W');
	s.push_back('L');
	cout << s << endl; //XYWL
	return 0;
}

2.2.2insert插入 

函数：

string& insert (size_t pos, const string& str);//在pos位置插入string对象
string& insert (size_t pos, const char* s);//在pos位置插入字符串str
iterator insert (iterator p, char c);//在pos位置插入字符char

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("X"); //X

    //insert(pos, string)在pos位置插入string对象
	string l("Y");
	s.insert(2, l); //XY

	//insert(pos, str)在pos位置插入字符串str
	s.insert(1, "W"); //XYW

	//insert(pos, char)在pos位置插入字符char
	s.insert(s.end(), 'L'); //XYWL
	
	cout << s << endl; //XYWL
	return 0;
}

2.3拼接（append）

函数：string& append (const string& str);//拼接string对象
string& append (const char* s);//拼接字符串str

string& append (size_t n, char c);拼接字符char

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1("I");
	string s2(" love");

	s1.append(s2); //I love

	s1.append(" HHR"); //I love HHR

	s1.append(3, '!'); //I love HHR!!!
	
	cout << s1 << endl; //I love HHR!!!
	return 0;
}

2.4删除

2.4.1尾删（pop_back）

函数：void pop_back();

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("XYWL");
	s.pop_back();
	s.pop_back();
    s.pop_back();
	cout << s << endl; //X
	return 0;
}

2.4.2使用erase删除

函数：string& erase (size_t pos = 0, size_t len = npos);
iterator erase (iterator p);
iterator erase (iterator first, iterator last);

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("I love XYWL!!!");

	//erase(pos, n)删除pos位置开始的n个字符
	s.erase(11, 3); //I love XYWL

	//erase(pos)删除pos位置的字符
	s.erase(s.end()-1); //I love XYW

	//erase(pos1, pos2)删除[pos1,pos2)上所有字符
	s.erase(s.begin() + 1, s.end()); //I

	cout << s << endl; //I
	return 0;
}

2.5string的查找

查找分为正向和反向：

2.5.1使用find函数正向搜索

函数：size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const;//搜索与string对象所匹配的第一个位置

size_t find (const char* s, size_t pos = 0) cons//搜索与字符串str所匹配的第一个位置     
size_t find (char c, size_t pos = 0) const;//搜索与字符char所匹配的第一个位置

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1("https://www.acwing.com/problem/content/submission/1/");

	string s2("www");
	size_t pos1 = s1.find(s2);
	cout << pos1 << endl; //8

	char str[] = "acwing.com";
	size_t pos2 = s1.find(str);
	cout << pos2 << endl;  //12

	size_t pos3 = s1.find(':');
	cout << pos3 << endl; //5
	return 0;
}

2.5.2使用rfind函数反向搜索第一个匹配项

函数：size_t rfind (const string& str, size_t pos = npos) const;搜索与string对象所匹配的第一个位置
size_t rfind (const char* s, size_t pos = npos) const;//搜索与字符串str所匹配的第一个位置
size_t rfind (char c, size_t pos = npos) const;//搜索与字符char所匹配的第一个位置

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1("https://www.acwing.com/problem/content/submission/1/");

	string s2("1");
	size_t pos1 = s1.rfind(s2);
	cout << pos1 << endl; //50

	char str[] = "content";
	size_t pos2 = s1.rfind(str);
	cout << pos2 << endl;  //31

	size_t pos3 = s1.rfind('/');
	cout << pos3 << endl; //51
	return 0;
}

特别注明：如果找不到则返回 string::npos

2.6string的比较

函数：int compare (const string& str) const;//雷同
int compare (size_t pos, size_t len, const string& str) const;//雷同
int compare (size_t pos, size_t len, const string& str, size_t subpos, size_t sublen) const;//雷同

比较规则（同C语言）：
 1、比较字符串中第一个不匹配的字符值较小，或者所有比较字符都匹配，但比较字符串较短，则返回小于0的值。
 2、比较字符串中第一个不匹配的字符值较大，或者所有比较字符都匹配，但比较字符串较长，则返回大于0的值。
 3、比较的两个字符串相等，则返回0。

总结：括号外的大为1，小-1，同0。

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1("hello world");
	string s2("hello hhy");

	//"hello world"和"hello hhy"比较
	cout << s1.compare(s2) << endl; //1

	//"ello"和"hello hhy"比较
	cout << s1.compare(1, 4, s2) << endl; //-1

	//"hello"和"hello"比较
	cout << s1.compare(0, 4, s2, 0, 4) << endl; //0

	return 0;
}

2.7string的替换

函数：string& replace (size_t pos, size_t len, const char* s);//将pos位置开始的len个字符替换为字符串str
string& replace (size_t pos, size_t len, size_t n, char c);将pos位置开始的len个字符替换为n个字符char

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("hello world");

	s.replace(6, 4, "XTWL"); //hello XYWLd

	//replace(pos, len, n, char)将pos位置开始的len个字符替换为n个字符char
	s.replace(10, 1, 1, '!'); //hello XYWL!

	cout << s << endl;
	return 0;
}

2.8string的交换

函数：void swap (string& x, string& y);
void swap (string& str);

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1("hello");
	string s2("world");
	
    swap(s1, s2);
	cout << s1 << endl; //world
	cout << s2 << endl; //hello
	
    s1.swap(s2);
	cout << s1 << endl; //hello
	cout << s2 << endl; //world

	return 0;
}

2.9string的大小及容量

2.9.1获取有效字符的个数

函数：size_t size() const;
size_t length() const;

 示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("XYWL");
	cout << s.size() << endl; //4
	cout << s.length() << endl; //4
	return 0;
}

2.9.3使用capacity函数获取所分配的空间的大小

函数：size_t capacity() const;

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("XYWL);
	cout << s.capacity() << endl; //15
	return 0;
}

 2.9.4使用resize改变当前对象的有效字符的个数

函数：void resize (size_t n);
void resize (size_t n, char c);

resize规则：
 1、当n大于对象当前的size时，将size扩大到n，扩大的字符为c，若c未给出，则默认为’\0’。
 2、当n小于对象当前的size时，将size缩小到n。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1("XYWL");
	s1.resize(20);
	cout << s1 << endl; //XYWL
	cout << s1.size() << endl; //20
	cout << s1.capacity() << endl; //31

	string s2("XYWL");
	s2.resize(20, '0');
	cout << s2 << endl; //XYWL0000000000000000
	cout << s2.size() << endl; //20
	cout << s2.capacity() << endl; //31      

	string s3("XYWL");
	s3.resize(2);
	cout << s3 << endl; //XY
	cout << s3.size() << endl; //2
	cout << s3.capacity() << endl; //15
	return 0;
}

注意： 若给出的n大于当前对象的capacity，则capacity也会随其增长。

2.9.5用reserve改变当前对象容量的大小

函数：void reserve (size_t n = 0);

reserve规则：
 1、当n大于对象当前的capacity时，将capacity扩大到n或大于n。
 2、当n小于对象当前的capacity时，什么也不做（与resize不同）。

示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("XYWL");
	cout << s << endl; //XYWL
	cout << s.size() << endl; //4
	cout << s.capacity() << endl; //15

	s.reserve(30);
	cout << s << endl; //XYWL
	cout << s.size() << endl; //4
	cout << s.capacity() << endl; //31

	s.reserve(3);
	cout << s << endl; //XYWL
	cout << s.size() << endl; //4
	cout << s.capacity() << endl; //31
	return 0;
}

注：此函数对size没任何影响

2.9.6使用clear删除对象的内容，删除后对象变为空字符串

函数：void clear();

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("XYWL");

	//clear()删除对象的内容，该对象将变为空字符串
	s.clear();
	cout << s << endl; //空字符串
	return 0;
}

2.9.7使用empty判断对象是否为空

函数：bool empty() const;

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("XYWL");
	cout << s.empty() << endl; //0

	s.clear();
	cout << s.empty() << endl; //1
	return 0;
}

 2.10string中元素的多种访问方式

2.10.1下标

在string中我们可以直接使用[ ]+下标访问对象中的元素。

函数：char& operator[] (size_t pos);
const char& operator[] (size_t pos) const;

示例： 

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("XYWL");
	//[]+下标访问对象元素
	for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)
	{
		cout << s[i];
	}
	cout << endl;
	for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)
	{
		s[i] = 'x';
	}
	cout << s << endl; //xxxx
	return 0;
}

2.10.2使用at访问对象中的元素

函数：char& at (size_t pos);
const char& at (size_t pos) const;

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("XYWL");
	for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)
	{
		cout << s.at(i);
	}
	cout << endl;

	for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)
	{
		s.at(i) = 'x';
	}
	cout << s << endl; //xxxx
	return 0;
}

2.10.3使用范围for访问对象中的元素

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("XYWL");
	for (auto e : s)
	{
		cout << e;
	}
	cout << endl; //XYWL

	for (auto& e : s) 
	{
		e = 'x';
	}
	cout << s << endl; //xxxx
	return 0;
}

2.10.4使用迭代器访问对象中的元素

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("XYWL");
	string::iterator it1 = s.begin();
	while (it1 != s.end())
	{
		cout << *it1;
		it1++;
	}
	cout << endl; //XYWL
	string::iterator it2 = s.begin();
	while (it2 != s.end())
	{
		*it2 += 1;
		it2++;
	}
	cout << s << endl; //YZXM
	return 0;
}

2.11string中的运算符

2.11.1=

string类中对=运算符进行了重载，重载后的=运算符支持string类的赋值、字符串的赋值以及字符的赋值。

示例： 

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1;
	string s2("XYWL");
	s1 = s2;
	cout << s1 << endl; //XYWL
	s1 = "hello";
	cout << s1 << endl;  //hello
	s1 = '0';
	cout << s1 << endl; //0
	return 0;
}

2.11.2+=

string类中对+=运算符进行了重载，重载后的+=运算符支持string类的复合赋值、字符串的复合赋值以及字符复合的赋值。

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1;
	string s2("hello");
	//支持string类的复合赋值
	s1 += s2;
	cout << s1 << endl; //hello
	//支持字符串的复合赋值
	s1 += " XYWL";
	cout << s1 << endl; //hello XYWL
	//支持字符的复合赋值
	s1 += '!';
	cout << s1 << endl; //hello XYWL!
	return 0;
}

2.11.3+

string类中对+运算符进行了重载，重载后的+运算符支持以下几种类型的操作：
 string类 + string类
 string类 + 字符串
 字符串 + string类
 string类 + 字符
 字符 + string类
它们相加后均返回一个string类对象。

示例： 

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s;
	string s1("super");
	string s2("man");
	char str[] = "woman";
	char ch = '!';
	//string类 + string类
	s = s1 + s2;
	cout << s << endl; //superman
	//string类 + 字符串
	s = s1 + str;
	cout << s << endl; //superwoman
	//字符串 + string类
	s = str + s1;
	cout << s << endl; //womansuper
	//string类 + 字符
	s = s1 + ch;
	cout << s << endl; //super!
	//字符 + string类
	s = ch + s1;
	cout << s << endl; //!super
	return 0;
}

2.11.4operator>> 和 operator<<

函数：istream& operator>> (istream& is, string& str);
ostream& operator<< (ostream& os, const string& str);

 示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s;
	cin >> s; 
	cout << s << endl; 
	return 0;
}

2.11.5relational operators

string类中还对一系列关系运算符进行了重载，它们分别是==、!=、<、<=、>、>=。

示例： 

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1("abcd");
	string s2("abde");
	cout << (s1 > s2) << endl; //0
	cout << (s1 < s2) << endl; //1
	cout << (s1 == s2) << endl; //0
	return 0;
}

注：比较的是ASCII码

2.12string中与迭代器相关的函数

2.12.1与正向迭代器相关的函数

begin函数：返回一个指向字符串第一个字符的迭代器。

函数：iterator begin();

const_iterator begin() const;

end函数：返回一个指向字符串结束字符的迭代器，即’\0’。

函数：iterator end();

const_iterator end() const;

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("hello string");
	string::iterator it = s.begin();
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it;
		it++;
	}
	cout << endl; //hello string
	return 0;
}

2.12.2与反向迭代器相关的函数

rbegin函数：返回指向字符串最后一个字符的反向迭代器。

函数：reverse_iterator rbegin();
 const_reverse_iterator rbegin() const;

rend函数：返回指向字符串第一个字符前面的理论元素的反向迭代器。

函数：reverse_iterator rend();

const_reverse_iterator rend() const;

示例： 

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("hello world");
	string::reverse_iterator rit = s.rbegin();
	while (rit != s.rend())
	{
		cout << *rit;
		rit++;
	}
	cout << endl; //dlrow olleh
	return 0;
}

2.13string与字符串之间的转换

2.13.1将字符串转换为string

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	//方式一
	string s1("hello world");
	//方式二
	char str[] = "hello world";
	string s2(str);
	cout << s1 << endl; //hello world
	cout << s2 << endl; //hello world
	return 0;
}

2.13.2使用c_str或data将string转换为字符串

函数：const char* c_str() const;
const char* data() const;

区别：

1.在C++98中，c_str()返回 const char* 类型，返回的字符串会以空字符结尾。

2.在C++98中，data()返回 const char* 类型，返回的字符串不以空字符结尾。

3.但是在C++11版本中，c_str()与data()用法相同。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("hello world ");
	const char* str1 = s.data();
	const char* str2 = s.c_str();

	cout << str1 << endl;
	cout << str2 << endl;
	return 0;
}

2.14string中子字符串的提取

2.14.1使用substr函数提取string中的子字符串

函数：string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;

 示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1("abcdef");
	string s2;
	s2 = s1.substr(2, 4);
	cout << s2 << endl; //cdef
	return 0;
}

2.14.3使用copy函数将string的子字符串复制到字符数组中

函数：size_t copy (char* s, size_t len, size_t pos = 0) const;

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s("abcdef");
	char str[20];

	//copy(str, n, pos)复制pos位置开始的n个字符到str字符串
	size_t length = s.copy(str, 4, 2);
	//copy函数不会在复制内容的末尾附加'\0'，需要手动加
	str[length] = '\0';
	cout << str << endl; //dcef
	return 0;
}

2.15string中的getline函数

因为在之前我们知道在读入字符串是时，cin>>当读到空格时就会停止，于是我们有了getline。

2.15.1用法一：

函数：istream& getline (istream& is, string& str);

getline函数将从is中提取到的字符存储到str中，直到读取到换行符’\n’为止。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s;
	getline(cin, s); //输入：hello CSDN
	cout << s << endl; //输出：hello CSDN
	return 0;
}

2.15.2用法二：

函数：istream& getline (istream& is, string& str, char delim);

getline函数将从is中提取到的字符存储到str中，直到读取到分隔符delim或换行符’\n’为止。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s;
	getline(cin, s, 'r'); //输入：hello world
	cout << s << endl; //输出：hello wo
	return 0;
}

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