[C++]string的使用

目录

string及其模拟实现：：

                1.string类介绍

                2.string常用接口说明

string相关习题训练：：

                1.仅仅反转字母

                2.找字符串中第一个只出现一次的字符

                3.字符串里面最后一个单词的长度

                4.验证一个字符串是否是回文

                5.字符串相加

                6.翻转字符串

                7.翻转字符串II：区间部分翻转

                8.翻转字符串III：翻转字符串中的单词

                9.字符串相乘

                10.字符串转换成整数

                11.字符串转换整数  

string及其模拟实现：：

1.string类介绍

1.string类是basic_string模板类的一个实例，它使用char来实例化basic_string模板类，并用char_traits和allocator作为basic_string的默认参数。

2.string是表示字符串的字符类。

3.该类的接口与常规容器的接口基本相同，再添加了一些专门用来操作string的常规操作。

4.注意这个类独立于所使用的编码来处理字节：如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列，这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器，将仍然按照字节来操作而不是实际编码的字符来操作。

5.string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char,char_traits,allocator> string。

6.不能操作多字节或者变长字符的序列。

扩展：

字符集：是一个系统支持的所有抽象字符的集合，也就是一系列字符的集合。字符是各种文字和符号的总称，包括各国家文字、标点符号、图形符号、数字等，常见的字符集有：ASCII字符集、GB2312字符集(主要用于处理中文汉字)、GBK字符集(主要用于处理中文汉字)、Unicode字符集等。

字符编码：是一套法则，使用该法则能够对自然语言的字符的一个字符集(如字母表或音节表)与计算机能识别的二进制数字进行配对。即它能在符号集合与数字系统之间建立对应关系，是信息处理的一项基本技术。通常人们用符号集合(一般情况下就是文字)来表达信息，而计算机的信息处理系统则是以二进制的数字来存储和处理信息的。字符编码就是将符号转换为计算机能识别的二进制编码。

一般一个字符集等同于一个编码方式，ANSI体系(ANSI是一种字符代码，为使计算机支持更多语言，通常使用0x80~0xFF范围的2个字节来表示一个字符)的字符集如ASCII、ISO 8859-1、GB2312、GBK等等都是如此。一般我们说一种编码都是针对某一特定的字符集。

一个字符集也可以有多种编码方式，例如UCS字符集(也是Unicode使用的字符集)上有UTF-8、UTF-16、UTF-32等编码方式。

从计算机字符编码的发展历史角度来看，大概经历了三个阶段：

第一个阶段：ASCII字符集和ASCII编码

计算机刚开始只支持英语，其他语言不能够在计算机上存储和显示。ASCII用一个字节的7个比特位表示一个字符，第一个位置0.后来为了更多的欧洲常用字符又对ASCII进行了扩展，又有了EASCII，EASCII用8位表示一个字符，使它能多表示128个字符，支持了部分西欧字符。

第二个阶段：ANSI编码(本地化)

为使计算机支持更多语言，通常使用0x80~0xFF范围的两个字节来表示一个字符。比如汉字 '中' 在中文操作系统中使用 [0xD6,0xD0] 这两个字节存储。不同的国家和地区制定了不同的标准，由此产生了GB2312，BIG5，JIS等各自的编码标准。这些使用2个字节来代表一个字符的各种汉字延申编码方式称为ANSI编码，在简体中文系统下，ANSI编码代表GB2312编码，在日文操作系统下，ANSI编码代表JIS编码。不同ANSI编码之间互不兼容，当信息在国际化间交流时，无法将属于两种语言的文字，存出在同一段ANSi编码的文本中。

第三个阶段：Unicode(国际化)

为了使国际间信息交流更加方便，国际组织制定了Unicode字符集，为各种语言中的每一个字符设定了统一并且唯一的数字编号，以满足跨语言、跨平台进行文本交换、处理的要求。Unicode常见的有三种编码方式：UTF-8(1、2、3、4个字节表示)、UTF-16(2个字节表示)、UTF-32(4个字节表示)。

为什么string类要实现成模板？

我们印象中，单个字符就是一个字节，也就是char类型，但是由于编码问题，会有2字节和4字节的字符类型。

正是由于了字符串的多种类型，所以存在了basic_strng模板。

2.string常用接口说明

在使用string类时，必须包含#include<string>以及using namespace std;

1.string类对象的常见构造

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
void TestString1()
{
	string s1;
	string s2("hello world");
	string s3 = "hello world";
	string s4(10, '*');
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	cout << s3 << endl;
	cout << s4 << endl;
	string s5(s2);
	string s6 = s2;
	cout << s5 << endl;
	cout << s6 << endl;
	string s7("hello world", 5);
	cout << s7 << endl;
	string s8(s7, 2, 3);
	cout << s8 << endl;
}
int main()
{
	TestString1();
	return 0;
}

2.string类对象的容量操作：

注意：

1.size()与length()方法底层实现原理完全相同，引入size()的原因是为了和其他容器的接口保持一致，一般情况下基本都是用size()。

2.clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。

3.resize(size_t n)与resize(size_t n,char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个，不同的是当字符个数增多时：resize(n)用0来填充多出的元素空间，resize(size_t n,char c)用字符c来填充多出的元素空间。注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。

4.resize是改变它的size，reserve是改变它的capacity。但要注意resize既会改变size也可能影响capacity。

5.reserve(size_t res_arg = 0)：为string预留空间，不改变有效元素个数，当reserve的参数小于string的底层空间总大小时，reserve不会改变容量大小。

3.string类对象的访问及遍历操作：

4.string类对象的修改操作：

注意：

1.在string尾部追加字符时，s.push_back(c) / s.append(1,c) / s += 'c'三种的实现方式差不多，一般情况下string类的+=操作用的比较多，+=操作不仅可以连接单个字符，还可以连接字符串。

2.对string操作时，如果能够大概预估到放多少字符，可以先通过reserve把空间预留好。

5.string类非成员函数：

注：流提取是不能接收到空格和换行的，需要接收一行的时候需要使用getline

6.vs和g++下string结构的说明

注意：下述结构是在32位平台下进行验证，32位平台下指针占4个字节。

vs下string的结构：

string总共占28个字节，内部结构稍微复杂一点，先是有一个联合体，联合体用来定义string中字符串的存储空间：

1.当字符串长度小于16时，使用内部固定的字符数组来存放

2.当字符串长度大于等于16时，从堆上开辟空间

union _Bxty
{ 
	// storage for small buffer or pointer to larger one
	value_type _Buf[_BUF_SIZE];
	pointer _Ptr;
	char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing
} _Bx;

这种设计也是有一定道理的，大多数情况下字符串的长度都小于16，那string对象创建好之后，内部已经有了16个字符数组的固定空间，不需要通过堆创建，效率高

其次：还有一个size_t字段保存字符串长度，一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量

最后：还有一个指针做一些其他事情。

故总共占16+4+4+4 = 28个字节

g++ 下string的结构：

g++下，string是通过写时拷贝实现的，string对象总共占4个字节，内部只包含了一个指针，该指针将来指向一块堆空间，内部包含了如下字段：

1.空间总大小

2.字符串有效长度

3.引用计数

4.指向堆空间的指针，用来存储字符串

struct _Rep_base
{
	size_type _M_length;
	size_type _M_capacity;
	_Atomic_word _M_refcount;
};

写时拷贝是一种拖延症，写时拷贝是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式实现的。

引用计数：用来记录资源使用者的个数。在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用该资源，就给计数增加1，当某个对象销毁时，先给该计数减一，然后再检查是否需要释放资源，如果计数为1，说明该对象是资源的最后一个使用者，将该资源释放，否则就不能释放，因为还有其他对象在使用该资源。

像begin()， end()， rbegin()， rend()， operator[]的非const版本和const版本也都实现了
但像size这种类型的函数就只实现了const版本 push_back只实现了非const版本
那么哪些函数只实现const/非const版本 哪些函数两者都实现了呢
1.只读功能的函数实现const版本即可
2.只写功能的函数提供非const版本
3.读写功能的函数实现const+非const版本

string相关习题训练：：

1.仅仅反转字母

//代码1：
class Solution
{
public:
	string reverseOnlyLetters(string s)
	{
		size_t begin = 0, end = s.size() - 1;
		while (begin < end)
		{
			while (begin < end && !isalpha(s[begin]))
			{
				++begin;
			}
			while (begin < end && !isalpha(s[end]))
			{
				--end;
			}
			swap(s[begin], s[end]);
			++begin;
			--end;
		}
		return s;
	}
};
//代码2：
class Solution 
{
public:
	bool isLetter(char ch)
	{
		if (ch >= 'a' && ch <= 'z')
			return true;
		if (ch >= 'A' && ch <= 'Z')
			return true;
		return false;
	}
	string reverseOnlyLetters(string S) 
    {
		if (S.empty())
			return S;

		size_t begin = 0, end = S.size() - 1;
		while (begin < end)
		{
			while (begin < end && !isLetter(S[begin]))
				++begin;

			while (begin < end && !isLetter(S[end]))
				--end;
			swap(S[begin], S[end]);
			++begin;
			--end;
		}
		return S;
	}
};

2.找字符串中第一个只出现一次的字符

class Solution
{
public:
	int firstUniqChar(string s)
	{
		int count[26] = { 0 };
		//统计次数
		for (auto ch : s)
		{
			count[ch - 'a']++;
		}
		//找第一个只出现一次的字符
		for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
		{
			if (count[s[i] - 'a']  == 1)
			{
				return i;
			}
		}
		return -1;
	}
};

3.字符串里面最后一个单词的长度

int main()
{
	string str;
	getline(cin, str);
	size_t pos = str.rfind(' ');
	cout << str.size() - pos - 1 << endl;
	return 0;
}

4.验证一个字符串是否是回文

class Solution
{
public:
	bool isLetterOrNumber(char ch)
	{
		return (ch >= '0' && ch <= '9')
			|| (ch >= 'a' && ch <= 'z')
			|| (ch >= 'A' && ch <= 'Z');
	}

	bool isPalindrome(string s)
	{
		for (auto& ch : s)
		{
			if (ch >= 'a' && ch <= 'z')
			{
				ch -= 32;
			}
		}
		int begin = 0;
		int end = s.size() - 1;
		while (begin < end)
		{
			while (begin < end && !isLetterOrNumber(s[begin]))
			{
				++begin;
			}
			while (begin < end && !isLetterOrNumber(s[end]))
			{
				--end;
			}
			if (s[begin] != s[end])
			{
				return false;
			}
			++begin;
			--end;
		}
		return true;
	}
};

5.字符串相加

//方法一:
class Solution
{
public:
	string addStrings(string num1, string num2)
	{
		int end1 = num1.size() - 1, end2 = num2.size() - 1;
		//最开始进位赋值为0
		int carry = 0;
		string retStr;
        retStr.reserve(max(num1.size(), num2.size()) + 1);
		while (end1 >= 0 || end2 >= 0)
		{
			int val1 = end1 >= 0 ? num1[end1] - '0' : 0;
			int val2 = end2 >= 0 ? num2[end2] - '0' : 0;
			int ret = val1 + val2 + carry;
			carry = ret / 10;
			ret %= 10;
			retStr.insert(0, 1, ret + '0');
			--end1;
			--end2;
		}
		if (carry == 1)
		{
			retStr.insert(0, 1, '1');
		}
		return retStr;
	}
};
//方法二:
class Solution
{
public:
	string addStrings(string num1, string num2)
	{
		int end1 = num1.size() - 1, end2 = num2.size() - 1;
		//最开始进位赋值为0
		int carry = 0;
		string retStr;
		retStr.reserve(max(num1.size(), num2.size()) + 1);
		while (end1 >= 0 || end2 >= 0)
		{
			int val1 = end1 >= 0 ? num1[end1] - '0' : 0;
			int val2 = end2 >= 0 ? num2[end2] - '0' : 0;
			int ret = val1 + val2 + carry;
			carry = ret / 10;
			ret %= 10;
			retStr += ('0' + ret);
			--end1;
			--end2;
		}
		if (carry == 1)
		{
			retStr += '1';
		}
		reverse(retStr.begin(), retStr.end());
		return retStr;
	}
};

6.翻转字符串

//思路：
//收尾交换，进行翻转
class Solution 
{
public:
	void reverseString(vector<char>& s)
	{
		if (s.empty())
		{
			return;
		}
		int start = 0;
		int end = s.size() - 1;
		while (start < end)
		{
			swap(s[start], s[end]);
			start++;
			end--;
		}
	}
};

7.翻转字符串II：区间部分翻转

class Solution
{
public:
	//翻转start到end区间的字符串
	void Reverse(string& s, int start, int end)
	{
		char tmp;
		end--;
		while (start < end)
		{
			tmp = s[start];
			s[start] = s[end];
			s[end] = tmp;
			start++;
			end--;
		}
	}
	string reverseStr(string s, int k)
	{
		int len = s.size();
		for (int i = 0; i < len; i += 2 * k)
		{
			if (i + k < len)
			{
				Reverse(s, i, i + k);
			}
			else
			{
				Reverse(s, i, len);
			}
		}
		return s;
	}
};

8.翻转字符串III：翻转字符串中的单词

//思路：
//1. 通过查找空格，分割单词
//2. 针对分割的单词进行翻转
class Solution 
{
public:
	void Reverse(string& s, int start, int end)
	{
		char tmp;
		while (start < end)
		{
			tmp = s[start];
			s[start] = s[end];
			s[end] = tmp;
			start++;
			end--;
		}
	}
	string reverseWords(string s)
	{
		size_t start = 0;
		size_t end = 0;
		while (start < s.size())
		{
			end = s.find(' ', start);
			if (end == string::npos)
			{
				end = s.size();
				break;
			}
			Reverse(s, start, end - 1);
			start = end + 1;
		}
		Reverse(s, start, end - 1);
		return s;
	}
};

9.字符串相乘

//思路：
//1. 下翻转数据
//2. 按位相乘
//3. 将乘得的结果进行错位相加，模拟乘法的笔算过程
class Solution
{
public:
	void MulItem(string& tmp, string& num1, char a)
	{
		int i = 0, sign = 0;
		int mul = 0;
		while (i < num1.size())
		{
			mul = (num1[i] - '0') * (a - '0') + sign;
			if (mul >= 10)
			{
				sign = mul / 10;
				mul %= 10;
			}
			else
			{
				sign = 0;
			}
			tmp.push_back(mul + '0');
			i++;
		}
		if (sign > 0)
		{
			tmp.push_back(sign + '0');
		}
	}
	//对应为相加，sign进位采用引用传递
	int AddItem(int a, int b, int& sign)
	{
		int add = a + b + sign;
		if (add >= 10)
		{
			sign = 1;
			add -= 10;
		}
		else
		{
			sign = 0;
		}
		return add;
	}
	//错位相加
	void MoveAdd(string& result, string& tmp, int k)
	{
		int i, j;
		i = k;
		j = 0;
		int sign = 0;
		while (i < result.size() && j < tmp.size())
		{
			result[i] = AddItem(result[i] - '0', tmp[j] - '0', sign) + '0';
			i++;
			j++;
		}
		while (i < result.size() && sign)
		{
			result[i] = AddItem(result[i] - '0', 0, sign) + '0';
			i++;
		}
		while (j < tmp.size())
		{
			int v = AddItem(0, tmp[j] - '0', sign);
			result.push_back(v + '0');
			j++;
		}
		if (sign)
		{
			result.push_back(sign + '0');
		}
	}
	string multiply(string num1, string num2)
	{
		//先翻转数据，方便进位处理
		reverse(num1.begin(), num1.end());
		reverse(num2.begin(), num2.end());
		string tmp, result;
		for (int i = 0; i < num2.size(); ++i)
		{
			//使用num2的每一个数据乘以num1
			MulItem(tmp, num1, num2[i]);
			//将乘得的结果进行错位相加
			MoveAdd(result, tmp, i);
			tmp.clear();

		}
		while (result.size() != 1 && result.back() == '0')
		{
			result.pop_back();
		}
		//翻转数据，恢复数据
		reverse(result.begin(), result.end());
		return result;
	}
};

10.字符串转换成整数

文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-437580.html

//思路：
//1. 要考虑正负数
//2. 要考虑数据是否溢出
class Solution
{
public:
	int StrToInt(string str)
	{
		int len = str.size();
		int flag = 1;
		if (len == 0)
		{
			return 0;
		}
		const char* cstr = str.c_str();
		if (cstr == NULL)
		{
			return 0;
		}
		int i = 0;
		if (cstr[i] == '+')
		{
			i++;
			flag = 1;//如果str[i]为'+'，str[i]顺序后移，并令标志flag为1，表示为正数   
		}
		else if (cstr[i] == '-')
		{
			i++;
			flag = -1;//如果str[i]为'-'，str[i]顺序后移，并令标志flag为-1，表示为负数   
		}
		long long num = 0;
		while (cstr[i] != '\0')
		{
			if (cstr[i] >= '0' && cstr[i] <= '9')
			{
				//每遍历一个在0-9间的字符，就将其输入到num中       
				num = num * 10 + (cstr[i] - '0');//下一次输入到num中时要加上上一次*10的结果，即上一次的数左移一位（十进制下） 
				//如果数据溢出，则返回0
				if ((flag > 0 && num > 0x7fffffff) || (flag < 0 && num>0x80000000))
				{
					return 0;
				}
				i++;
			}
			else
			{
				return 0;
			}
		}
		if (flag < 0)
		{
			num = num * -1;
		}
		return (int)num;
	}
};

11.字符串转换整数

到了这里，关于[C++]string的使用的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！