小课堂

【小课堂】六、字符串

我们经常需要使用计算机处理大量的字符，因而C/C++引入字符串(string)以支持对大量字符操作。
其中，C++语言提供了C风格字符串和C++风格字符串（STL）两种选择：C风格的字符串操作与C语言完全一致，而C++风格的字符串则以面向对象的范式支持了更多操作。

字符串常量

C/C++中的字符串常量就是以英文双引号括起来的一段字符： 

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"hello,world"

像scanf，printf函数，传的参数也就是字符串常量。

C风格的字符串

在C语言中，字符串就是一种特殊的字符型数组，唯一与普通字符型数组不同的是，字符串以一个特殊字符’\0’（ASCII码也为0）结尾。 

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char a[100]={'a','b','c'};//这是一个字符型数组

char b[100]={'a','b','c','\0'};//这是一个C风格字符串

由于数组初始化时会将未赋值的空间赋为0，因此字符数组a也可以看做一个字符串，而b[3]==’\0’就是一个字符串。但为了区分，我们有必要在字符串结尾加一个’\0’做标志。

C风格输入输出

引入字符串概念后，就可以对字符进行整体的输入输出操作了。 

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char s[100];
scanf("%s",s);
printf("%s",s);

输入：
abc
输出：
abc
使用scanf将字符串”abc”整体读入字符串s，并使用printf进行整体的输出。

这里有个重要的细节：用scanf输入变量时，需要使用取地址运算符&进行操作，而输入字符串时则不加，这一差异需要用心记忆。（原因则较为复杂不必深究，与数组类型的本质有关。数组名实际上是指向首元素的一个特殊指针，因而字符串传入时相当于直接传入了地址。）

C风格字符串的操作

另外，C语言还提供了更多现成的字符串操作（即定义了许多现成的字符串函数），都在头文件string.h中；如果使用C++，头文件则是cstring，里面的内容是完全一样的。这里只是简单介绍常用的一些操作，更多操作如有需要可以自行查询。

gets、puts

与scanf，printf类似，是字符串的输入输出函数。只是scanf读取字符串和其他数据一样，遇到空白符号即停止（空格、回车），而gets允许读取代空格的字符串： 

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

char a[100];

int main(){
    scanf("%s",a);
    printf("%s",a);
    
    return 0;
}

输入：
abc def
输出：
abc 

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

char a[100];

int main(){
    gets(a);
    puts(a);
    return 0;
}

输入：
abc def
输出：
abc def

strcpy

和数组一样，C风格的字符串不允许直接赋值为一个字符串常量： 

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char s[10];
//禁止： s="hello";

要赋值一个字符串，需要使用函数strcpy（string copy）： 

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char s1[10];
strcpy(s1,"hello");
puts(s1);

char s2[10];
strcpy(s2,s1);
puts(s2);

输出：
hello
hello

strcmp

用于比较两个字符串的大小（也就是字典序，就是英文字典中单词的排序方式）。
strcmp(s1,s2)：如果s1>s2返回正整数，s1=s2返回0，s1<s2返回负整数： 

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char s1[20],s2[20];
strcpy(s1,"apple");
strcpy(s2,"application");
if(strcmp(s1,s2)>0) puts(s1);
else puts(s2);

输出：
application

strlen

返回一个字符串的长度（字符数，’\0’不计在内）： 

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printf("%d\n",strlen("apple"));

char s[20];
strcpy(s,"ball");
printf("%d\n",strlen(s));

输出：
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字符串的一般操作

和数组一样，我们也可以使用下标访问、操作字符串的每一个字符： 

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char s[20];
scanf("%s",s);
int length=strlen(s);
for(int i=0;i<length;i++)
    s[i]++;
printf("%s",s);

输入：
abcde
输出：
bcdef

我们发现，字符串中的每一个字符，都通过访问下标的方式加一，最后整体输出。

其它字符串函数

以上列出的是最常用的一些字符串函数，而string.h（C++中cstring）还提供更多字符串函数供使用。这里不作要求，只是简单列出，如在编写过程中有需要可以自行查询。

  • strcat(s1,s2):将参数s2字符串拷贝到参数s1字符串尾
  • strlwr(s):将字符串中的大写字母转化为小写
  • strupr(s):将字符串中的小写字母转化为大写
  • strchr(s,c):在一个串中查找给定字符的第一个匹配之处
  • strrev(s):将一个字符串反向

C++风格的字符串

C++除了支持使用C风格字符串和所有的C字符串函数外，还提供另一种“C++风格的字符串”。（与C风格的最大区别是，C++字符串是建立在面向对象的基础上的一个字符串类，属于C++的标准模板库（STL），除了提供更多操作和封装带来更好的稳定性外，字符串作为一个类型还可以与STL中的其他容器协同工作）

string类型

在学习面向对象编程的概念之前，我们只需知道，C++风格的字符串是C++内置的一种类型：string类型。
要使用string类型，我们首先要使用头文件string（不是C语言的string.h，也不是C++的cstring）

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#include<string>
using namespace std;
string s1,s2="hello";

这样，就简单完成了两个字符串s1,s2的定义，并给字符串s2赋了初值”hello”。我们发现：string类型是可以用字符串常量赋值的。

string操作

和C++的其他类型一样，string也可以使用cin/cout进行简单的输入输出： 

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string s1;
cin>>s1;
cout<<s1;

输入：
1234
输出：
1234

string之间、string和字符串常量可以进行赋值： 

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string s1,s2="hello";
s1=s2;
cout<<s1<<endl;
s1="abc";
cout<<s1<<endl;

输出：
hello
abc

string类型提供一些简单的运算，简化了字符串处理的流程： 

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运算符有：
+    += //连接
>=   <=   >  <  ==  !=  //比较字典序

如： 

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string s1="aaa",s2="bbb";
cout<<s1+s2<<endl;
s2+=s1;
cout<<s2<<endl;

输出：
aaabbb
bbbaaa

与C风格一样，string类型也可以通过下标访问每一个字符，下标从0开始： 

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string s="abcde";
for(int i=0;i<5;i++)
    s[i]++;
cout<<s;

输出：
bcdef

string还能以一个C风格字符串为初值，还可以转换成一个C风格字符串（这里的语法还没有涉及，不作要求，如有需要须强行记忆，可了解面向对象编程的构造函数、成员函数等知识） 

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char s1[10]={'a','b','c'};
string s2(s1);//将C风格的s1作为string s2构造函数的参数进行初始化
cout<<s2;
s2="hello";
strcpy(s1,s2.c_str());//调用s2的成员函数，返回一个C风格的字符串
puts(s1);

输出：
abc
hello

这样，我们可以通过两种字符串操作的转化实现按需求灵活使用。

string类型的成员函数

成员函数这个概念在学习面向对象编程之前还有再放一放，我们只需知道，string类型和C风格一样使用函数支持很多的字符串操作，只是并不是使用C语言中（也就是我们之前学过）的那种函数。
比如，类似于strlen函数，string类型则有： 

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string s1="apple";
cout<<s1.length();

输出：
5

成员函数的调用方式如上。

由于string类型的面向对象特性已超出本教程的范围，更多的string类型成员函数有余力可自行查询。

作业

思考

1、什么是字符串，字符串和字符型数组有什么共同点？有什么区别？
2、C风格的字符串和C++风格的字符串有什么区别？
3、区分头文件string.h、cstring、string

习题

1、密码
2、表达式括号匹配
*3、实现一个能计算一位正整数+、-运算表达式的计算器
例：
输入：
1+3+2-5-7
输出：
-6
**4、实现一个能计算一位正整数+、-、*、/运算表达式的计算器
例：
输入：
1+3*5-4
输出：
12
***5、实现一个能计算正整数+、-、*、/运算表达式的计算器
例：
输入：
12+3*5-45
输出：
-18