算法小课堂（七）字符串

news2024/9/21 12:41:06

一、概念

1.1相关概念

0C++中有两种字符串表示形式：C风格字符串和string类类型。

C风格字符串是

  • 字符数组使用null字符\0终止的一维字符数组，
  • 字符指针是一个指针变量，里面存放一个字符的地址

而string类处理起字符串来会方便很多，完全可以代替C语言中的字符数组或字符串指针。

使用string类需要文件包含： #include <string>

1.2字符串的构造方法

  • string s; //空串
  • string s=“nefuer”;//利用常量字符串构造字符串
  • string t = s;//利用已有的字符串对象赋值
  • string (3, ‘a’);//”aaa” string (“china”,1,3);//”hin”
  • string str3 = s+ t;

1.3字符串的基本操作

1.3.1输入

C++中的输入大致有6种方法：cin，cin.get(),cin.getline(),gets(),getchar()

cin
用法一：最常用的方法，接收一个字符串，无论是string还是char a[10],都是一样，但是遇到“空格”,“TAB”,"回车"都结束。

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

cin.get()

用法一：cin.get(字符变量名)可以用来接收字符

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	char ch;
	ch = cin.get();//或者是cin.get(ch);
	cout << ch;
	return 0;
}

用法二：cin.get(字符数组名，接收字符个数)，用来接收一行字符串（可以接收空格），这个最大的用途是可以定量的接收字符的个数（但是要注意，如果定义的数组的个数是20，则实际上最大接收19个字符（可以小于19），还要加上'\0'）

这个方法只能正针对于是字符数组，不能使用string来输入。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	char a[20];
	//string a;报错
	cin.get(a, 20);
	cout << a;
	return 0;
}

cin.getline()
可以接收空格，并且输出。浅显的用法其实和cin.get()差不多。（也不能使用string来进行输入）

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	char a[20];
	cin.getline(a, 20);
	cout << a;
	return 0;
}

更加深层的用法其实就是cin.getline()的原型，这个函数本来有三个参数，分别是字符串的位置，接受个数，结束字符。
如果将例子中cin.getline()改为cin.getline(m,5,'a');当输入jlkjkljkl时输出jklj，输入jkaljkljkl时，输出jk
当用在多维数组中的时候，也可以用cin.getline(m[i],20)之类的用法：
 

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

int main ()
{
    char m[3][20];
    for(int i=0;i<3;i++){
        cout<<"\n请输入第"<<i+1<<"个字符串："<<endl;
        cin.getline(m[i],20);
    }
    cout<<endl;
    for(int j=0;j<3;j++)
        cout<<"输出m["<<j<<"]的值:"<<m[j]<<endl;
    return 0;
}

getline()
接收一个字符串，可以接收空格并输出，不过要包含#include<string>
这也就弥补了之前cin.getline()和cin.get（）的不能读取string的一个小的弊端
这里还要将这个写法稍微改正一下getline(cin,字符串数组名);

用法一：一行，默认换行符结束

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

用法二：//一行或者多行，以第三个参数结束

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

gets（)
接收一个字符串，可以接收空格并且输出，需要包含#include<string>
但是这个函数有些奇葩的是，这个函数必须要包含头文件string，但是这个函数却不能直接对变量string来进行赋值。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	char s[10];
	gets_s(s);
	cout << s;
	return 0;
}

这个函数不安全

 getchar（）
获取单个字符,需要包含#include<string>。
这个函数尽量少用

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	char ch;
	ch = getchar();
	cout << ch;
	return 0;
}

适合用来吃回车

1.3.2输出

setw()函数

C++中的setw()函数是在输出操作中使用的字段宽度设置，此函数的作用是：设置输出的域宽，n表示字段宽度。

当后面紧跟着的输出字段长度小于n的时候，在该字段前面用空格补齐；当输出字段长度大于n时，全部整体输出。

包含在头文件为#include <iomanip>中，其中io代表输入输出，manip是manipulator（操纵器）的缩写iomanip的作用

#include <iostream>
using namespace std;

#include <iomanip>


int main()
{
    cout << 123456789 << endl;
    cout << setw(2) << 123 << setw(7) << 456789 << endl;
    return 0;
}

 其他常见的iomanip标准库函数

 setfill(n)

 设置字符填充，c可以是字符常或字符变量

 setprecision(n) 设置浮点数的有效数字为n位
 setw(n) 设置字段宽度为n位
​#include <iostream>
#include <iomanip> // 包含设置格式的库

using namespace std;

int main() {
    char c = '#';
    double num = 3.14159265359;

    cout << setfill(c) << setw(10) << "hello" << endl; // 输出 "####hello"
    cout << fixed << setprecision(3) << num << endl; // 输出 "3.142"
    cout << setfill('0') << setw(6) << 42 << endl; // 输出 "000042"

  return 0;
}

​

二、字符串的操作

2.1字符串的基本操作

字符串的基本操作   string s,t;

  • 赋值：s=“pear”; t=s;
  • 关系判断： s<t  
  •                  s==t
  • 连接： s+t 添加：
  •                  s+=t；              
  •                  s.append(t);          
  •                  s.push_back(‘a’);
  • 交换：swap（）              
  •            s.swap( t )
  • 长度：s.length（）  s.size( )

2.2字符串的常见操作

2.2.1字符串的访问

  1. 使用下标运算符[]。例如： 
    string str = "Hello";
cout << str[0] << endl; // 输出 H
  2. 使用at()函数。例如： 
    string str = "Hello";
cout << str.at(0) << endl; // 输出 H
  3. substr()函数获取子串

         string substr(int pos=0, int len=string::npos) const; 获取从下标pos开始的len个字符形  成子串，如果省略len或者pos+len超出字符串长度则默认到最后一个字符。

string str = "Hello World";
string substr = str.substr(0, 5); // 获取 "Hello"

2.2.2字符串的查找

1.find()函数用于在string字符串中查找子字符串第一次出现的位置。

size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const;

第一个参数为待查找的子字符串，它可以是string字符串，也可以是C风格的字符串。第二个参数为查找的起始位置，默认值为0。

string str = "Hello World";
int index = str.find("World"); // 获取 6

2.rfind()函数用于在字符串中从后向前查找子串（字符）首次出现位置(rfind从后向前逆向查，但匹配是正向匹配的)

size_t rfind (const string& str, size_t pos = npos) const;

第一个参数为待查找的子字符串，它可以是string字符串，也可以是C风格的字符串。第二个参数为查找的起始位置，默认值为npos。

string str = "Hello World";
int index = str.rfind("o"); // 获取 7

3.s.find_first_of(str)和s.find_last_of(str)

找到目标字符在字符串中第一次出现和最后一次出现的位置

#include<bits/stdc++.h>
#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
   string s,c;
   s="baaaaab";
   c="b";
   cout<<"first index:"<<s.find_first_of(c)<<endl;
   cout<<"last index:"<<s.find_last_of(c)<<endl;
}

4查找目标字符串在字符串出现的总次数

#include<bits/stdc++.h>
#include<iostream>

using namespace std;

int main(){
    // 定义两个字符串变量s和c，分别存储原始字符串和子串
    string s,c;
    // 定义两个整数变量index和sum，分别存储当前匹配的位置和总匹配次数
    int index,sum;
    // 初始化index和sum为0
    index=0;
    sum=0;
    // 使用while循环读入s和c，直到输入结束
    while(cin>>s>>c){
    // 使用while循环在s中查找c，使用find函数返回匹配的位置，如果没有匹配，返回string::npos
        while((index=s.find(c,index))!=string::npos){
    // 输出当前匹配的次数和位置
        cout<<"sum: "<<sum+1<<" index: "<<index<<endl;
     // 更新index为当前匹配位置加上c的长度，以避免重复匹配
        index+=c.length();
     // 更新sum为当前匹配次数加一
        sum++;
}
    // 输出最终的匹配次数
    cout<<sum<<endl;
}
    // 返回0表示程序正常结束
    return 0;
}
/*
banana na
*/

string::npos是一个常量静态成员值，它是size_t类型的元素能表示的最大值12。它实际上表示字符串的结尾

2.2.3字符串插入

字符串insert( )函数

在原串下标为pos的字符前插入字符串str

basic_string& insert (size_type pos, const basic_string& str);

str从下标为pos1开始数的n个字符插在原串下标为pos的字符前

basic_string& insert (size_type pos, const basic_string& str, size_type pos1, size_type n);

在原串下标为pos的字符前插入n个字符c
 

basic_string& insert (size_type pos, size_type n, char c);

举例

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    string str="hello";
    string s="Hahah";
    str.insert(1,s);//在原串下标为1的字符e前插入字符串s
    cout<<str<<endl;

    string str1="hello";
    char c='w';
    str1.insert(4,5,c);//在原串下标为4的字符o前插入5个字符c
    cout<<str1<<endl;

    string str2="hello";
    string s2="weakhaha";
    str2.insert(0,s2,1,3);//将字符串s2从下标为1的e开始数3个字符，分别是eak，插入原串的下标为0的字符h前
    cout<<str2<<endl;

    return 0;
}

2.2.4替换字符串的子串：replace( ) 函数

将下标pos开始的len个字符替换为特定字符串str

        string& replace (size_t pos, size_t len, const string& str);

将迭代器beg和end中间的字符替换为str
       string& replace (iterator beg, iterator end, const string& str);

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

int main() {
  // 创建一个字符串对象
  string s = "Hello world!";
  // 调用第一个函数，将下标为6开始的5个字符替换为"China"
  s.replace(6, 5, "China");
  // 输出替换后的字符串
  cout << s << endl; // Hello China!
  // 调用第二个函数，将迭代器s.begin()和s.begin()+5之间的字符替换为"Hi"
  s.replace(s.begin(), s.begin() + 5, "Hi");
  // 输出替换后的字符串
  cout << s << endl; // Hi China!
  return 0;
}

2.2.5删除字符串中的子串：erase( ）函数

删除字符串中的子串：erase( ）函数

删除迭代器pos指向的元素         string& erase(iterator pos);

删除迭代器pos开始的len个字符         string& erase (iterator pos=0,size_t len=npos);

删除迭代器first到last中间字符            string.erase(iterator first,iterator last);  

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

int main() {
  // 创建一个字符串对象
  string s = "Hello world!";
  // 调用第一个函数，删除下标为6开始的5个字符
  s.erase(6, 5);
  // 输出删除后的字符串
  cout << s << endl; // Hello !
  // 调用第二个函数，删除迭代器s.begin()+5指向的字符
  s.erase(s.begin() + 5);
  // 输出删除后的字符串
  cout << s << endl; // Hello！
  // 调用第三个函数，删除迭代器s.begin()+2和s.end()-1之间的字符
  s.erase(s.begin() + 2, s.end() - 1);
  // 输出删除后的字符串
  cout << s << endl; // He!
  return 0;
}

2.2.6string与C风格字符串的转换

c_str( )函数 

c_str ()函数是string类的一个成员函数，它返回一个指向正规C字符串的指针常量，内容与本string串相同

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

int main() {
  // 创建一个字符串对象
  string s = "Hello world!";
  // 调用c_str ()函数，返回一个指向C字符串的指针
  const char* c = s.c_str();
  // 输出C字符串
  cout << c << endl; // Hello world!
  return 0;
}

2.3string对象的STL常用算法

string 对象也可以看作一个顺序容器，它支持随机访问迭代器，也有 begin 和 end 等成员函数。STL 中的许多算法也适用于 string 对象。 计数，查找，删除，排序等操作都可以利用STL算法来完成。

2.3.1计数

count( ): 查找值value在容器中的个数，它可以用于任何支持迭代器的容器，如vector，list，set，map等。它的用法是：

count(first, last, value);

其中first和last是容器的首尾迭代器，value是要查找的元素。它的返回值是一个整数，表示value在容器中出现的次数

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

int main() {
  string s = "hello world"; // 定义一个string对象
  int n = count(s.begin(), s.end(), 'l'); // 查找'l'在s中的个数
  cout << n << endl; // 输出3
  return 0;
}

2.3.2排序与反序操作

sort（ ）：排序

      sort(s.begin( ) , s.end( ) ）；  

    //对字符串中字符进行升序排序 reverse（ ）：

反序，将序列 [beg , end)的元素在原容器中反序  

         reverse（iterator beg，iterator end）；      

         reverse（s.begin( ) , s.end( ) ）;   //对字符串进行反序

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

bool comp(char a, char b) { // 定义一个比较函数，按照字母表顺序的逆序比较字符
  return a > b;
}

int main() {
  string s = "hello world"; // 定义一个string对象
  sort(s.begin(), s.end()); // 对s中的字符进行升序排序
  cout << s << endl; // 输出 dehllloorw
  sort(s.begin(), s.end(), comp); // 对s中的字符按照comp函数指定的规则进行排序
  cout << s << endl; // 输出 wroollldhhe
  reverse(s.begin(), s.end()); // 将s中的字符反转
  cout << s << endl; // 输出 ehhdllloorw
  return 0;
}

2.3.3删除元素remove（ ）|remove_if（ ）

remove(first, last, value); // 删除[first, last)区间内等于value的元素，并返回新的超尾值的迭代器

 remove(iterator beg, iterator end, value);

 注意：remove函数并不是真的删除元素，它只是通过迭代器的指针向前移动来删除，将没有被删除的元素放在容器前面，并返回一个指向新的超尾值的迭代器，如果需要删除元素，需要结合对应容器的earse函数。

remove_if（ ）函数：删除容器中满足fun函数中条件的元素，效果等同remove函数，可以用来删除多个元素。

remove_if(iterator beg, iterator end, fun);

2.3.4替换元素 replace（）：

replace() 是字符串的一个方法，它可以用来替换字符串中的某些字符或子串。

replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);

举例

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

int main() {
  string s = "Hello World"; // 定义一个string对象
  s.replace(0, 5, "Hi"); // 用"Hi"替换从0开始长度为5的子串
  cout << s << endl; // 输出 Hi World
  s.replace(s.begin(), s.begin() + 3, "Bye"); // 用"Bye"替换从迭代器s.begin()到s.begin() + 3的子串
  cout << s << endl; // 输出 Bye World
  s.replace(4, 5, "Bye", 0 ,3); // 用"Bye"的从0开始长度为3的子串替换从4开始长度为5的子串
  cout << s << endl; // 输出 Bye Bye
  s.replace(0 ,3 , "Hello"); // 用C字符串"Hello"替换从0开始长度为3的子串
  cout << s << endl; // 输出 Hello Bye
  s.replace(s.begin(), s.begin() + 5 , "Hi"); // 用C字符串"Hi"替换从迭代器s.begin()到s.begin() + 5的子串
  cout << s << endl; // 输出 Hi Bye
  s.replace(0 ,2 , "Hello", 3); // 用C字符串"Hello"的前3个字符替换从0开始长度为2的子串
  cout << s << endl; // 输出 Hel Bye
  s.replace(s.begin(), s.begin() +3 , "Hi",2); // 用C字符串"Hi"的前2个字符替换从迭代器s.begin()到s.begin() +3 的子串
  cout << s << endl; // 输出 Hi Bye
  s.replace(0 ,2 ,3 ,'*'); // 用3个字符'*'替换从0开始长度为2的子串
  cout << s << endl; // 输出 *** Bye
  s.replace(s.begin(), s.end(), "Hello World"); // 用"Hello World"替换从迭代器s.begin()到s.end()的子串，即整个字符串
  cout << s << endl; // 输出 Hello World
  return 0;
}

三、例题

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