C++ 字符串

前言

本文记录 C++ 相关的字符串的相关知识。

在阅读过程中有任何问题都可以发布到评论区，有价值的问题将会放到文章末尾Q&A之中！

什么是字符串

由多个字符组成的长序列叫做字符串。

字符串是计算机和人类进行沟通的手段之一。

人类以字符串形式向计算机输入代码指令，计算机将其转化为 01 代码进行识别，最后将结构再以字符串形式展示给人类。

ASCII码表

在计算机内部，每个字符都对应有一个整数进行表示，计算机再将这个整数转化为二进制进行识别。

这个字符与整数对应的表为 ASCII 码表。

具体对应关系如下图所示。

1759393511450.png

在使用的过程中，常用的字符有：'0' 对应整数 48，'A' 对应整数 65， 'a' 对应整数 97。

在使用 ASCII 码表时，无需特殊记忆所有的内容，在做题过程中如果需要用到该表可以直接打表输出即可。

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#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    // 常用的 ASCII 码值范围为 0 ~ 128 ，打表遍历只需遍历该范围即可。
    for(int i = 0; i <= 128; i ++){
        cout << i << " : " << (char)i << endl;
    }
    return 0;
}

整数与字符转化

每个字符都有自己对应的 ASCII 码值，均可以实现整数与字符的相互转化。

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#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    char c = 'a';
    cout << c << " 字符对应整数为： " << (int)c << endl;
    
    int num = 65;
    cout << num << " 整数对应字符为：" << (char)num << endl;
    return 0;
}

字符运算

因为每个字符都对应有一个整数表示，所有字符也可以直接进行运算，参与运算时使用该字符对应的整数进行运算。

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#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    int a = 'a' - 'A';
    int b = 'A' * 'B';
    char c = 'A' + 2;
    cout << "a - A = " << a << endl;
    cout << "A * B = " << b << endl;
    cout << "A + 2 = " << c << endl;
    return 0;
}

做题技巧

在做题的过程中，如果涉及到字符的判断，可以直接对字符进行判断，也可以使用其对应的 ASCII 码进行判断。

例题：输入一行字符，统计出其中数字字符的个数，以及字母字符的个数。

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#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    char c;
    int nums = 0, chars = 0;
    while(cin >> c){
        // 直接对字符进行判断
        if(c >= '0' && c <= '9') nums ++;
        
        // 使用 a 和 z 对应的 ASCII 码值进行判断
        else if(c >= 97 && c <= 122) chars ++;
        
        // A 对应 ASCII 码值为 65
        else if(c >= 65 && c <= 'Z') chars ++;
        else break;
    } 
    cout << nums << " " << chars << endl; 
    return 0;
}

字符串

字符数组

定义一个 char 类型的数组就是一个字符数组。

字符数组和字符串是极其类似的，字符串就是在**字符数组的末尾再加上一个结束符 ‘\0’**。

该结束符的意义是指明该字符串是在哪里结束。

可以使用字符串来初始化字符数组，但此时要注意，每个字符串结尾会暗含一个’\0’字符，因此字符数组的长度至少要比字符串的长度多1！同时，如果数组范围没有预留结束符的位置，使用字符串初始化的方式是错误的。

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#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    // a1 a2 使用数组初始化的方式进行初始化
    char a1[] = {'C', '+', '+'};		// 末尾没有'\0'，a1 为字符数组
    char a2[] = {'C', '+', '+','\0'};	// 末尾有'\0'，a2 为字符串
    
    // a3 a4 使用字符串的方式进行初始化
    char a3[] = "C++";					// 末尾自动添加表示字符串的结束符
    char a4[6] = "ABCDEF";				// 没有空间可以存放结束符，错误
    
    cout << "a1 长度为：" << sizeof a1 << endl; 
    cout << "a2 长度为：" << sizeof a2 << endl;
    cout << "a3 长度为：" << sizeof a3 << endl;
    cout << "a4 长度为：" << sizeof a4 << endl;
    
    return 0;
}

输入

可以直接使用 cin 字符串名 进行输入。

但是使用 cin 进行输入时，不会将空格识别为字符。

即当输入的字符串包含空格时，只会识别到空格之前的字符串。

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#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    char str[100];
    // 输入测试1 ： “ABCDEF”
    // 输入测试2 ： “ABC DEF“
    cin >> str;
    cout << str << endl;  
    return 0;
}

想要输入包含空格的字符串时，需要用到 fgets() 函数.

fgets() 函数当遇到回车才表示输入结束，当遇到空格时，会将其识别为字符。

fgets() 函数默认三个参数，第一个参数填写 字符串名，第二个参数填写 字符串长度【表示最多读入到哪个字符】，第三个参数默认填写 stdin

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#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    char str[100];
    // 输入测试1 ： “ABCDEF”
    // 输入测试2 ： “ABC DEF“
    fgets(str, 100, stdin);
    cout << str << endl;
    return 0;
}

注意在某些课程中会提供一个 gets() 函数，在最新的 C++ 标准中已经将其删除，目前使用的话有可能不会报错，但是在竞赛中是属于错误的语法!!!

使用 scanf 也可以输入字符串，对应的标准格式类型为 %s 。

但是要注意和其他类型变量不同的是，在输入字符串时，scanf 不需要添加 &。

因为数组名会自动指向数组首元素的地址，无需再次引用。

同时，与 cin 相同，scanf 也不能识别空格，需要使用 fgets 函数进行输入。

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#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    char str[100];
    scanf("%s", str);
    cout << str << endl;  
    return 0;
}

做题技巧

输入默认的下标是从 0 开始的。

想要输入的下标从非 0 位置开始，可以输入时，输入 字符串名 + 长度 来改变起始下标。

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#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    char str[100];
    cin >> str + 1;
    // scanf("%s", str + 1);     // 同样效果
    cout << str + 1 << endl;  
    return 0;
}

输出

输出可以直接用 cout / printf 进行输出

此外，想要从第几个字符开始进行输出，可以使用输出 字符串名 + 数量 的方式进行输出.

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#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    char a1[100] = "ABCDEFG";
    cout << a1 << endl;
    cout << a1 + 1 << endl;
    cout << a1 + 2 << endl;
    cout << a1 + 3 << endl;
//    printf("%s\n", a1);
//    printf("%s\n", a1 + 1);
//    printf("%s\n", a1 + 2);
//    printf("%s\n", a1 + 3);
    return 0;
}

字符串的输出还有一个常用的函数 puts()。

可以直接输出字符串或者在括号内填写字符串名输出该字符串并且换行。

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#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
    // 直接输出字符串并且换行
    puts("Hello World!!");
    // 效果等价于下述代码
    // printf("Hello World!!\n");
    
    // 输出定义的字符串
    char a[100] = "ABCDEFG";
    puts(a);
    // 效果等价于下述代码
    // cout << a << endl;
	return 0;
}

常用函数

在 C++ 中，字符串有一些常用的函数方便程序的编写。

在使用字符串的函数时，需要引入头文件 #include <cstring>.

常用的函数有如下几个：

  • strlen(字符串名)，求字符串的长度.
  • strcmp(字符串a, 字符串b)，比较两个字符串的大小，比较的方式是使用**字典序[ASCII 码小的就小]**进行比较。
    • a < b 返回 -1
    • a == b 返回 0
    • a > b 返回 1
  • strcpy(字符串a, 字符串b)，将字符串b复制给从a开始的字符串。
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#include <iostream>
#include <cstring>

using namespace std;

int main(){
    char a[100] = "Hello World!";
    cout << "strlen(a) = " << strlen(a) << endl;
    
    // 逐位比较，如果对应位置字符相同则比较下一个字符。
    char b[100] = "abc";
    char c[100] = "aaa";
    cout << "strcmp(b, c) = " << strcmp(b, c) << endl;
    
    char d[100];
    strcpy(d, a);
    cout << "d = " << d << endl;
    return 0;
}

遍历

字符串本质是字符数组，所以和数组的遍历方式相似。

在读取长度时，用 strlen 函数读取。

在做题过程中，防止每次循环都计算一次长度，一般使用额外一个变量提前计算长度。

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#include <iostream>
#include <cstring>

using namespace std;

int main(){
    char a[100] = "Hello World!";
    
    // 提前计算长度，防止每次循环重复计算，增加代码运行时间。
    int len = strlen(a);
    for(int i = 0; i < len; i ++ ){
        cout << a[i] << endl;
    }
    return 0;
}

例题：给定一个只包含小写字母的字符串，请你找到第一个仅出现一次的字符。如果没有，输出“no”。

解题思路：输入的字符串只包含小写字母，共 26 个，可以额外使用一个数组来记录每个字符出现的次数，最后在重新遍历字符串，判断其对应数组值是否为 1 即可。

注意在最后遍历时要遍历原字符串，不可遍历计数数组，因为题目要求时输出第一个只出现一次的字符，不是字典序中最小的只出现一次的字符。

如果遍历计数数组的话，假如输入za，按照题目要求应该输出 z，但是遍历计数数组会输出 a

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#include <iostream>
#include <cstring>

using namespace std;

// str 记录字符串
char str[100010];
// cnt 作为计数数组，记录每个字符出现的次数
int cnt[30];

int main(){
    cin >> str;
	int len = strlen(str);
    
    // 遍历原字符串，每次访问到一个字符，将其对应到数组中计数累加
    for(int i = 0; i < len; i ++){
        cnt[str[i]  - 'a'] ++;
    }
    
    // 遍历原字符串
    for(int i = 0; i < len; i ++){
        // 判断访问到的字符的出现次数
        if(cnt[str[i] - 'a'] == 1){
            // 题目要求只输出第一个字符，当判断成立，输出之后直接 return 0 结束程序即可。
            cout << str[i] << endl;
            return 0;
        }
    }
    
    // 如果遍历完成之后，程序还没有结束，说明没有满足题目要求的情况
    // 输出 no
    puts("no");
    return 0;
}

String

在 C++ 中，C++ 的标准库 (STL) 是 C++ 的核心组成部分之一，其中提供了大量的数据结构和算法。

string 是 STL 中用于处理字符串的一个标准库。

在使用该标准库对字符串进行操作时，要调用头文件 #include <string>

定义和初始化

string 定义字符串的方式和变量定义的方式是相同的，直接 string 变量名; 即可。

在初始化 string 类型字符串时有三种方法。

  • 直接定义为一个字符串。
  • 直接定义等于另一个 string 类型字符串。
  • 定义为重复的单个字符。
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#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main(){
    // 定义一个空字符串 s1
    string s1;
    
    // 初始化
    // 直接初始化为字符串
    string s2 = "Hello World!";
    
    // 初始化一个字符串与 s2 相同
    // 等价于数组方式定义字符串中的 strcpy 函数
    string s3 = s2;
    
    // 初始化字符串为连续的单个字符，s4 = "cccccccccc"
    string s4(10, 'c');
    return 0;
}

输入输出

可以直接使用 cin/cout 实现 string 类型字符串的输入输出。

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#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main(){
    string s1, s2;
    cin >> s1 >> s2;
    
    cout << "s1 = " << s1 << " s2 = " << s2 << endl;
	return 0;
}

但是和数组类型字符串相同，使用 cin 输入同样不识别空格。

string 类型读取空格需要使用 getline 函数实现。

getline语法：getline(cin, 字符串名)

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#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main(){
    string s;
    
    // 测试输入1：ABCDEF
    // 测试输入2：ABC DEF
	getline(cin, s);
    
    cout << s << endl;
    return 0;
}

常用操作

拼接字符串

string 字符串可以直接进行拼接，直接相加即可。

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#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main(){
    string s1 = "Hello";
    string s2 = " World!";
    
    cout << "s1 = " << s1 << " s2 = " << s2 << endl;
    
    // 直接相加进行拼接
    string s = s1 + s2;
    cout << "拼接后字符串为：" << s << endl;
    return 0;
}

如果使用数组形式字符串进行拼接时，需要进行两次遍历。

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#include <iostream>
#include <cstring>

using namespace std;

int main(){
    char s1[] = "Hello";
    char s2[] = " World!";
    char s3[110];
    
    // len1 记录 s1 长度， len2 记录 s2 长度
    int len1 = strlen(s1), len2 = strlen(s2);
    // cnt 作为下标向 s3 内逐位复制字符
    int cnt = 0;
    
    // 遍历第一个字符串，将其复制到 s3 中
    for(int i = 0; i < len1; i ++ ){
        s3[cnt] = s1[i];
        cnt ++;
    }
    
    // 遍历第二个字符串，将其复制到 s3 中
    for(int i = 0; i < len2; i ++ ){
        s3[cnt] = s2[i];
        cnt ++;
    }

    for(int i = 0; i < strlen(s3); i ++ ){
        cout << s3[i];
    }
    cout << endl;
    
    return 0;
}

常用函数

  • size()：返回字符串的长度。
  • empty()：检查字符串是否为空。
  • operator[]：通过索引访问字符串中的字符。
  • substr()：获取子字符串。
  • find()：查找子字符串在主字符串中的位置。
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#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    // 声明并初始化字符串
    string s1 = "Hello, World!";
    cout << "原字符串： " << s1 << endl;

    // 使用 size() 获取字符串长度
    cout << "s1 的长度为: " << s1.size() << endl;

    // 使用 empty() 检查字符串是否为空
    cout << "该字符串是否为空？" << (s1.empty() ? "Yes" : "No") << endl;

    // 使用 operator[] 访问特定位置的字符
    cout << "下标为 7 的元素为： " << s1[7] << endl;

    // 使用 substr() 获取子字符串
    string sub = s1.substr(7, 5);
    cout << "从下标为 7 的位置开始获取长度为 5 的字串： " << sub << endl;

    // 使用 find() 查找子字符串
    cout << "字串 “World” 的下标开始位置为： " << s1.find("World") << endl;

    return 0;
}

Q&A