字符串的处理

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2025-06-25

字符数组与相关函数

字符数组

在C++中，字符数组主要用于存储和处理字符串（由多个字符组成的序列），是信奥赛中处理文本数据的核心工具。C++提供了丰富的字符数组操作函数（需包含<cstring>头文件）。

一、字符数组的定义与初始化

字符数组的定义与初始化

字符数组本质是char类型的数组，以空字符'\0' 作为结束标志（区别于普通char数组）。

1. 定义方式

c++

char str1[10];  // 定义可存储10个字符的数组（含结束符）
char str2[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};  // 显式结束符
char str3[] = "Hello";  // 自动添加'\0'，长度为6（5个字符+1个结束符）

关键特性：

字符串长度 = 有效字符数（不含'\0'），如"Hello"长度为5。
数组容量需 ≥ 字符串长度 + 1（预留'\0'位置），否则会溢出。

2. 与普通字符数组的区别

字符串数组：必须以'\0'结尾，可使用字符串函数处理（如strlen、strcpy）。
普通字符数组：无需'\0'，仅作为字符集合（如存储密码表）。

二、字符数组的输入与输出

字符数组的I/O有特殊语法，可直接读写整个字符串（无需循环）。

1. 输入方式

cin >> str：读入字符串，遇空格/回车/制表符停止，自动添加'\0'。

c++

char str[100];
cin >> str;  // 输入"Hello World"，实际只存入"Hello"（空格终止）

cin.getline(str, 容量)：读入整行字符串（含空格），遇回车停止。

c++

char str[100];
cin.ignore();  // 清除缓冲区残留的换行符（若之前有输入）
cin.getline(str, 100);  // 输入"Hello World"，完整存入

gets(str)：读入整行（C语言函数，不安全，信奥赛建议用getline）。

2. 输出方式

cout << str：输出字符串，直到'\0'为止。

c++

char str[] = "Hello";
cout << str;  // 输出"Hello"（自动忽略'\0'）

循环输出每个字符：

c++

for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {  // 以'\0'为终止条件
    cout << str[i];
}

三、常用字符串函数（`<cstring>`）

字符串函数

信奥赛中频繁使用<cstring>库的函数处理字符数组，核心函数如下：

函数原型	功能说明	示例（`str1="abc", str2="def"`）
`strlen(str)`	计算字符串长度（不含`'\0'`）	`strlen(str1)` → 3
`strcpy(dest, src)`	将`src`复制到`dest`（需保证`dest`容量足够）	`strcpy(str1, str2)` → `str1`变为"def"
`strcat(dest, src)`	将`src`拼接在`dest`后	`strcat(str1, str2)` → "abcdef"
`strcmp(str1, str2)`	比较字符串：相等返回0；`str1>str2`返回正	`strcmp("abc", "abd")` → -1（'c'<'d'）
`strchr(str, ch)`	查找`ch`在`str`中第一次出现的位置	`strchr("abc", 'b')` → 指向'b'的指针

函数使用示例：

c++

#include <iostream>
#include <cstring>  // 包含字符串函数
using namespace std;

int main() {
    char str1[20] = "Hello";
    char str2[10] = "World";

    // 求长度
    cout << strlen(str1) << endl;  // 输出5

    // 复制
    strcpy(str1, "Hi");  // str1变为"Hi"
    cout << str1 << endl;

    // 拼接
    strcat(str1, str2);  // str1变为"HiWorld"
    cout << str1 << endl;

    // 比较
    if (strcmp(str1, str2) > 0) {
        cout << "str1 > str2" << endl;
    }

    return 0;
}

四、信奥赛核心应用

核心应用

1. 字符串逆序

c++

void reverseStr(char str[]) {
    int len = strlen(str);
    for (int i = 0; i < len / 2; i++) {
        swap(str[i], str[len - 1 - i]);  // 首尾交换
    }
}

2. 统计字符出现次数

c++

int countChar(char str[], char ch) {
    int cnt = 0;
    for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        if (str[i] == ch) cnt++;
    }
    return cnt;
}

3. 字符串比较（模拟`strcmp`）

c++

int myStrcmp(char str1[], char str2[]) {
    int i = 0;
    while (str1[i] != '\0' && str2[i] != '\0') {
        if (str1[i] != str2[i]) {
            return str1[i] - str2[i];  // 差值即比较结果
        }
        i++;
    }
    return str1[i] - str2[i];  // 处理长度不同的情况
}

五、避坑指南

避坑指南

数组容量不足：
- 复制/拼接字符串时，dest容量必须 ≥ src长度 + dest原长度 + 1（预留'\0'），否则会溢出。
  示例：
c++
```
char dest[5] = "Hi";
char src[] = "Hello";
strcat(dest, src);  // 错误：dest容量5 < 2+5+1=8，导致溢出
```

忘记添加'\0'：
手动赋值字符数组时，需在末尾加'\0'，否则字符串函数会读取垃圾值。

c++

char str[6];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    str[i] = 'A' + i;
}
str[5] = '\0';  // 必须添加，否则strlen结果未知

cin >> 与 getline 混用问题：
cin >> 后缓冲区会残留换行符，导致getline直接读空，需用cin.ignore()清除：
c++
```
int n;
cin >> n;
cin.ignore();  // 清除换行符
char str[100];
cin.getline(str, 100);  // 正确读入
```
字符串函数的返回值：
strcpy、strcat返回dest的指针，strcmp返回比较结果，使用时需注意逻辑。

六、实战：判断回文字符串

判断回文字符串

回文字符串是指正读和反读都相同的字符串（如"abba"）：

c++

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

bool isPalindrome(char str[]) {
    int len = strlen(str);
    for (int i = 0; i < len / 2; i++) {
        if (str[i] != str[len - 1 - i]) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

int main() {
    char str[100];
    cout << "输入字符串：";
    cin.getline(str, 100);

    if (isPalindrome(str)) {
        cout << "是回文串" << endl;
    } else {
        cout << "不是回文串" << endl;
    }

    return 0;
}

重要

字符数组及相关函数是信奥赛中处理文本的基础，需熟练掌握初始化、I/O操作及字符串函数的使用。尤其要注意'\0'的作用和数组容量问题，避免溢出错误。对于复杂字符串操作，这些基础能力是解决问题的关键。

string类与相关函数

string类

在C++中，string类（定义于<string>头文件）是处理字符串的更便捷工具，相比字符数组，它无需需手动管理内存和结束符'\0'，在信奥赛中广泛广泛应用。

一、string类的基本用法

string类的基本用法

1. 定义与初始化

string类的定义和初始化方式灵活，无需预先指定长度：

c++

#include <string>  // 必须包含此头文件
using namespace std;

string s1;                  // 空字符串
string s2 = "Hello";        // 直接初始化
string s3("World");         // 构造函数初始化
string s4(5, 'a');          // 重复字符："aaaaa"
string s5 = s2 + " " + s3;  // 拼接初始化："Hello World"

2. 赋值与拼接

string类支持直接赋值和拼接，操作比字符数组更直观：

c++

string s = "Hello";

// 赋值
s = "Hi";  // 直接赋值，无需考虑容量

// 拼接
s += " there";  // 追加字符串 → "Hi there"
s = s + "!";    // 拼接后赋值 → "Hi there!"

二、string的访问与遍历

string的访问与遍历

1. 下标访问（类似数组）

string支持[]运算符访问单个字符，下标从0开始：

c++

string s = "Hello";
cout << s[0];  // 输出'H'
s[1] = 'i';    // 修改为"Hillo"

2. 迭代器访问（适合STL算法）

c++

for (string::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++) {
    cout << *it;  // 输出每个字符
}

3. 范围for循环（C++11及以上）

c++

for (char c : s) {  // 遍历每个字符
    cout << c;
}

三、常用成员函数（信奥赛高频）

string类提供了丰富的成员函数，以下是最常用的几种：

函数原型	功能说明	示例（`s = "Hello"`）
`length()`/`size()`	返回字符串长度（字符数）	`s.length()` → 5
`empty()`	判断字符串是否为空（空则返回`true`）	`s.empty()` → false
`clear()`	清空字符串	`s.clear()` → s变为空串
`substr(pos, len)`	截取子串：从`pos`开始，长度`len`（默认到末尾）	`s.substr(1, 3)` → "ell"
`find(str, pos)`	从`pos`开始查找`str`，返回首次出现位置；失败返回`string::npos`	`s.find("ll")` → 2
`replace(pos, len, str)`	从`pos`开始，替换`len`个字符为`str`	`s.replace(1, 2, "i")` → "Hio"
`insert(pos, str)`	在`pos`位置插入`str`	`s.insert(5, "!")` → "Hello!"

四、常用非成员函数（`<string>`库）

函数原型	功能说明	示例
`getline(cin, s)`	读入一整行字符串（含空格）到`s`	输入"Hello World" → s为"Hello World"
`to_string(num)`	将数字（int/double等）转换为`string`	`to_string(123)` → "123"
`stoi(s)`/`stod(s)`	将`string`转换为int/double（需包含`<string>`）	`stoi("123")` → 123
`swap(s1, s2)`	交换两个`string`的值	`swap(s1, s2)`

五、string与字符数组的转换

string与字符数组的转换

1. string → 字符数组

c_str()：返回指向以'\0'结尾的字符数组的指针（用于需要C风格字符串的场景）：

c++

string s = "Hello";
const char* arr = s.c_str();  // 转换为const char*

2. 字符数组 → string

直接赋值即可：

c++

char arr[] = "World";
string s = arr;  // 自动转换

六、信奥赛核心应用

核心应用

1. 字符串反转

c++

#include <algorithm>  // 含reverse函数
string reverseStr(string s) {
    reverse(s.begin(), s.end());
    return s;
}

2. 统计子串出现次数

c++

int countSubstr(string s, string sub) {
    int cnt = 0;
    size_t pos = 0;  // 用size_t存储位置（避免负数）
    while ((pos = s.find(sub, pos)) != string::npos) {
        cnt++;
        pos += sub.length();  // 移动到下一个位置
    }
    return cnt;
}

3. 字符串排序

c++

#include <algorithm>
void sortString(string& s) {  // 按ASCII码排序字符
    sort(s.begin(), s.end());
}

七、避坑指南

避坑指南

find函数的返回值：
未找到时返回string::npos（一个很大的数，通常定义为-1），判断时需用size_t类型接收：
c++
```
size_t pos = s.find("abc");
if (pos != string::npos) {  // 正确判断：找到子串
    // ...
}
```
下标越界：
s[i]访问越界时行为未定义（可能崩溃），可先用size()判断：
c++
```
if (i < s.size()) {  // 确保下标合法
    cout << s[i];
}
```
getline与cin混用：
cin >> x后缓冲区残留换行符，会导致getline读空，需用cin.ignore()清除：
c++
```
int n;
cin >> n;
cin.ignore();  // 清除换行符
string s;
getline(cin, s);  // 正确读入整行
```
字符串比较：
string支持直接用==、!=、<、>等运算符比较（按字典序），无需用strcmp：
c++
```
if (s1 == s2) { ... }  // 直接比较，比字符数组更方便
```

八、实战：字符串去重

字符串去重

题目：删除字符串中重复的字符，保留首次出现的字符（如"abacb"→"abc"）。

c++

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

string removeDuplicates(string s) {
    string res;
    for (char c : s) {
        // 若当前字符不在res中，则添加
        if (res.find(c) == string::npos) {
            res += c;
        }
    }
    return res;
}

int main() {
    string s;
    cout << "输入字符串：";
    getline(cin, s);
    cout << "去重后：" << removeDuplicates(s) << endl;
    return 0;
}

重要

string类是信奥赛中处理字符串的首选工具，其封装了内存管理和常用操作，大幅减少了字符数组的繁琐细节。熟练掌握string的成员函数和相关工具函数，能高效解决字符串处理问题，如文本分析、格式转换、子串匹配等。

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