CSP-J/S冲奖第5天：C++ 字符串

一、什么是字符串？

• 定义：字符串是由字符组成的序列，用于存储和操作文本数据。

• 类比：就像现实生活中的句子或单词，字符串是由一个个字母（字符）组成的。

• 特点：

  • 字符串可以包含字母、数字、符号等。

  • 在 C++ 中，有两种主要的字符串表示方式：

    1. C 风格字符串：以字符数组的形式存储，以空字符 \0 结尾。

    2. std::string 类型：C++ 标准库提供的字符串类型，功能更强大且易于使用。

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二、C 风格字符串

1. 定义与初始化

• 定义：C 风格字符串是一个字符数组，以空字符 \0 结尾。

• 语法：

  char 字符串名[大小];
  

• 初始化：

  char greeting[] = "Hello"; // 自动添加末尾的 '\0'
  char name[10] = {'J', 'o', 'h', 'n', '\0'}; // 手动添加 '\0'
  

1V1+：malaoshi606

2. 示例

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char greeting[] = "Hello, World!";
    cout << greeting << endl; // 输出字符串
    return 0;
}

运行结果：

Hello, World!

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3. 常见问题

• 固定大小：C 风格字符串的大小在定义时固定，无法动态扩展。

• 越界风险：如果忘记添加 \0 或超出数组范围，可能导致未定义行为。

• 操作复杂：需要手动处理字符串拼接、比较等操作。

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三、std::string 类型

1. 定义与初始化

• 定义：std::string 是 C++ 标准库提供的字符串类型，位于 <string> 头文件中。

• 语法：

  string 字符串名;
  

• 初始化：

  string greeting = "Hello, World!";
  string empty; // 空字符串
  string copy = greeting; // 拷贝另一个字符串
  

2. 示例

#include <iostream>
#include <string> // 包含 string 头文件
using namespace std;

int main() {
    string greeting = "Hello, World!";
    cout << greeting << endl; // 输出字符串
    return 0;
}

运行结果：

Hello, World!

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3. 常见操作

(1) 输入与输出

• 使用 cin 和 getline 读取字符串：

  string name;
  cout << "请输入你的名字：";
  cin >> name; // 只能读取一个单词（遇到空格停止）
  cout << "你好，" << name << endl;
  
  string sentence;
  cout << "请输入一句话：";
  getline(cin, sentence); // 读取整行输入（包括空格）
  cout << "你输入的是：" << sentence << endl;
  

(2) 拼接字符串

• 使用 + 运算符连接两个字符串：

  string first = "Hello, ";
  string second = "World!";
  string result = first + second;
  cout << result << endl; // 输出 "Hello, World!"
  

(3) 获取长度

• 使用 .size() 或 .length() 方法获取字符串的长度：

  string text = "C++ is fun!";
  cout << "字符串长度：" << text.size() << endl; // 输出 11
  

(4) 访问字符

• 使用索引访问字符串中的单个字符（从 0 开始）：

  string text = "Hello";
  cout << "第一个字符：" << text[0] << endl; // 输出 'H'
  cout << "最后一个字符：" << text[text.size() - 1] << endl; // 输出 'o'
  

(5) 比较字符串

• 使用 ==、!=、<、> 等运算符比较字符串：

  string a = "apple";
  string b = "banana";
  if (a < b) {
      cout << a << " 在字典序上小于 " << b << endl;
  }
  

(6) 查找子字符串

• 使用 .find() 方法查找子字符串的位置：

  string text = "Hello, World!";
  size_t pos = text.find("World"); // 返回子字符串的起始位置
  if (pos != string::npos) { // 如果找到
      cout << "子字符串 'World' 的位置：" << pos << endl; // 输出 7
  } else {
      cout << "未找到子字符串" << endl;
  }
  

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四、综合练习

练习 1：统计字符数量

编写一个程序，输入一个字符串，统计其中字母、数字和其他字符的数量。

参考代码：

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

int main() {
    string text;
    cout << "请输入一个字符串：";
    getline(cin, text);

    int letters = 0, digits = 0, others = 0;

    for (char c : text) { // 遍历字符串中的每个字符
        if (isalpha(c)) { // 判断是否为字母
            letters++;
        } else if (isdigit(c)) { // 判断是否为数字
            digits++;
        } else { // 其他字符
            others++;
        }
    }

    cout << "字母数量：" << letters << endl;
    cout << "数字数量：" << digits << endl;
    cout << "其他字符数量：" << others << endl;

    return 0;
}

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练习 2：反转字符串

编写一个程序，输入一个字符串，将其反转并输出。

参考代码：

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

int main() {
    string text;
    cout << "请输入一个字符串：";
    getline(cin, text);

    string reversed = "";
    for (int i = text.size() - 1; i >= 0; i--) {
        reversed += text[i]; // 从后往前拼接字符
    }

    cout << "反转后的字符串：" << reversed << endl;

    return 0;
}

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练习 3：判断回文字符串

编写一个程序，输入一个字符串，判断它是否是回文字符串（正着读和反着读相同）。

参考代码：

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

int main() {
    string text;
    cout << "请输入一个字符串：";
    getline(cin, text);

    bool isPalindrome = true;
    int n = text.size();
    for (int i = 0; i < n / 2; i++) {
        if (text[i] != text[n - i - 1]) { // 比较首尾字符
            isPalindrome = false;
            break;
        }
    }

    if (isPalindrome) {
        cout << "这是一个回文字符串" << endl;
    } else {
        cout << "这不是一个回文字符串" << endl;
    }

    return 0;
}

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五、注意事项

1. C 风格字符串的风险：

   • 必须确保以 \0 结尾，否则可能导致未定义行为。

   • 不支持直接拼接、比较等操作，需使用标准库函数（如 strcmp、strcat 等）。

2. std::string 的优势：

   • 动态扩展，无需担心大小限制。

   • 提供丰富的内置方法，简化字符串操作。

3. 输入方式的选择：

   • cin：只能读取一个单词（遇到空格停止）。

   • getline：可以读取整行输入（包括空格）。

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六、总结

1. 字符串是存储和操作文本数据的重要工具。

2. C++ 提供了两种字符串表示方式：C 风格字符串 和 std::string 类型。

3. std::string 更加灵活和易用，推荐初学者优先使用。

4. 常见的操作包括拼接、比较、查找、反转等。

5. 注意避免数组越界和未初始化的问题。