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【C++初阶】STL-string的使用

2023-02-25 18:20:08 时间

文章目录

一.string初识

1.STL简介

a.STL的组成

STL(standard template libaray-标准模板库)：是C++标准库的重要组成部分，不仅是一个可复用的组件库，而且 是一个包罗数据结构与算法的软件框架。

网上有句话说：“不懂STL，不要说你会C++”。STL是C++中的优秀作品，有了它的陪伴，许多底层的数据结构 以及算法都不需要自己重新造轮子，站在前人的肩膀上，健步如飞的快速开发。

b.STL和string的关系

推荐一个学习C++的一个文档网站：C++文档说明，看文档也是一种工作必备能力哦

历史上，string出现的比STL出现的早，但是因为功能上string和STL中的容器很像，所以把string纳入到STL中。

2.basic_string

C++plusplus以后我用的时候就称为C++文档了，希望大家理解，C++文档中

所以原理上，下面两种方式都是定义一个字符串：

	string str1;
	basic_string<char> str2;

那么是否还可以通过其他的类型来完成类模板的实例化？可以！

上述有多种模板实例化的模板类，那和字符集编码有关。我们之所以用的最多的是string那是因为我们通常使用到的是utf-8字符集编码，所以我们一般使用basic_string< char >存储utf-8字符组成的字符串； 如果我们使用的是utf-16字符集编码，我们继续使用basic_string< char >存储utf-16组成的字符串就会出现乱码，所以我们应该使用basic_string< char16_t >

二.构造函数

构造函数的这几种构造方式要非常熟悉,因为string类的其他接口也有用到类似形式的构造参数,我称之为参数可变(个人叫法)

构造函数

说明

string()

重要,无参构造

string (const char* s)

重要,常量字符串构造

string (const string& str)

重要,拷贝构造

string (size_t n, char c)

了解,n个c字符构造

string (const char* s, size_t n)

了解,s字符串前n个构造

string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos)

了解,str对象的pos下标,跨度len的构造

string (InputIterator first, InputIterator last)

了解,迭代器相关

ps:string类的接口由100多个,但是我们学习的目标是:熟练掌握常用的20余个,其他的要用的时候翻阅文档查看学习使用即可. 

void test1()
{
	string str1;//空字符串
	string str2("hello");//"hello"
	string str3(str2);//"hello"

	string str4(5, 'x');//"xxxxx"
	string str5("XXYYZ", 4);//"XXYY"
	string str6(str5, 0, 2);//"XX"
}

三.三种遍历方式

1.下标 + [ ] 2.范围for：实际上auto是模仿其他语言的，底层实现也是迭代器 3.迭代器：迭代器可能可能是指针，也有可能不是指针，但是它使用起来很像指针。（iterator具体实现得看后面了，这里会用就行，不必深究） 

void test2()
{
	string str("123456");
	//1. 下标+[] 
	for (size_t i = 0; i < str.size(); ++i)
	{
		str[i]++;
		cout << str[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	//2. 范围for
	for (auto& e : str)
	{
		e--;
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//3. 迭代器
	string::iterator it = str.begin();
	while (it != str.end())
	{
		(*it)++;
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
}

既然第一种下标加方括号的形式既支持可读又可写，为什么我们还要学习迭代器呐？ 那是因为迭代器是一种通用的访问形式，在string和vector中由于底层实现都是一种顺序表，而顺序表是支持下标加方括号的形式随机访问的，但是如果我没学到后面的list等，下标加方括号显然就不适用了，这个时候叠加器的优点才真正显示出来。 那么接下来我将给大家介绍一下几种迭代器：

  1. 正向迭代器和反向迭代器
  2. const迭代器

上面的迭代器都可以两两组合，比如正向非const迭代器，正向const迭代器等

  • 反向迭代器
  • const迭代器

这里的string::const_iterator是不是使用起来不是那么方便，那么我们可以选择使用auto自动识别类型。

  • 反向const迭代器

上面讲一下反向const迭代器这种类型名最长的组合形式：

到了这里我们也了解到了什么是const的迭代器，什么是非const迭代器,那么为什么迭代器要s设计出const版本和非const版本呢？这是和它的功能有关,他必须要支持读和写的功能。 operate[]运算符重载函数其实设计出了const和非const两种版本 size()函数功能上只需要具备读，所以也就只设计出const版本 push_back()函数功能上只需要具备写，所以也就只设计出非const版本

四.容量相关的函数

函数

说明

size()

返回字符串有效字符长度

capacity()

返回空间总大小

clear()

清空有效字符

reserve(n)

仅改变capacity(),常用于扩容

resize(n)

改变size()，可能改变capacity(), 将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充

empty()

检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false

1.size()

或许你学了许久C++都不知道为什么C++既有size()又有length(),它们的结果明明是一样的。

原因：string设计早于STL，STL有自己的一套,也就包含size() string有它的一套，也就是length()，作为STL的设计者把string加入到STL中的时候，为了向前兼容，就保留了原来的一套。 那么我们究竟在使用的时候推荐使用size()还是length()呐？用之疑，肯定是优先选择size(),因为他能和后面的其他容器保持一定的统一性，字符串你能使用length()，但是对于二叉树这种结构能使用length()吗？显然不可以。 另外通过上面的图的运行结果，我们也可以看出size()和length(),计算出的结果都是有效字符个数，是不包含斜杠铃的，因为‘\0’是字符串结尾的标记字符 ps:vs下，capacity()计算的容量结果也没有包含‘\0’

2.reserve()–调整容量

void test6()
{
	string str;
	size_t sz = str.capacity();
	cout << "InitCapacity:"<< sz << endl;
	for (int i = 0; i < 100; i++)
	{
		str.push_back('c');
		if (sz != str.capacity())
		{
			sz = str.capacity();
			cout << "capacity changed:" << sz << endl;
		}
	}
}

首先我们回顾一下：vs下，capacity()计算的容量结果是不包含‘\0’的（包含还是不包含和具体实现有关），那我们可以到Linux下试一试：

对比发现，vs下扩容倍数大概是1.5倍 linux的g++下，扩容倍数大概是2倍（这点上还是linux友好点）

那我为什么要和大家讲上面的这些东西呐？那是想和大家说明vs和Linux下的g++下，扩容是有代价的，所以如果我们在已知大概容量的情况下可以使用reserve() 提前开好适当大小的空间，从而减少扩容。

void test6()
{
	string str;
	str.reserve(100);
	size_t sz = str.capacity();
	cout << "InitCapacity:"<< sz << endl;
	for (int i = 0; i < 100; i++)
	{
		str.push_back('c');
		if (sz != str.capacity())
		{
			sz = str.capacity();
			cout << "capacity changed:" << sz << endl;
		}
	}
}

可以看到扩容次数明显减少了！！！！

但是在vs下有一个奇怪的现象，知道就好，不必深究：

3.resize()–调整size

作用：将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充 

void test8()
{
	string str("hello world");
	//str.size()==11   str.capacity()==15

	str.resize(5);
	cout << "情况1: " << endl;
	cout << str.size() << endl;
	cout << str.capacity() << endl;
	cout << str << endl << endl;

	str.resize(13,'a');
	cout << "情况2: " << endl;
	cout << str.size() << endl;
	cout << str.capacity() << endl;
	cout << str << endl << endl;

	str.resize(20,'b');
	cout << "情况3: " << endl;
	cout << str.size() << endl;
	cout << str.capacity() << endl;
	cout << str << endl << endl;

}

五.字符串的增删查改

函数

说明

push_back()

头插

pop_back()

头删

insert()

在pos位置插入，插入部分的种类类似构造

erase()

在pos位置删除

opearator+=()

重要，在字符串后追加字符串str

assign()

清空后重新赋新值，赋值部分的种类类似构造

replace()

替换

find()

查找子串,返回下标

substr()

返回子串

1.assign

功能和赋值类似 

string& assign (const string& str);

参数可变

演示:

void test2()
{
	string str1 = "hello world";
	string str2 = "bit";
	str1.assign(str2);//"bit"

	str1.assign("C++");//"C++"
	str1.assign("C++", 0, 1);//"C"
	str1.assign(str2, 1, 1);//"i"
	str1.assign(3, 'x');//"xxx"
	cout << str1 << endl;
}

2.replace

功能:把从pos位置开始,替换跨度为span的字符串 ,替换为str2(可变) 

string& replace (size_t pos,  size_t len,  const string& str);

第三个参数可变

演示:

void test3()
{
	string str1 = "hello world";
	str1.replace(1, 3, "bit");//"hbito world"
	cout << str1 << endl;

	string str2 = "song";
	str2.replace(0, 1, "yong", 0, 3);//"yonong"
	cout << str2 << endl;


	string str3 = "libai";
	str3.replace(1, 2, 5, 'x');//"lxxxxxai"
	cout << str3 << endl;
}

3.find()

功能:从pos位置开始查找子串(字符串或字符),找到返回下标,没找到返回npos 

size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const;

ps:pos参数缺省，默认从0开始找(默认是全局查找)

说明缺省值:npos
static const size_t npos = -1;
表面npos是-1,但是因为类型是size_t,无符号整数类型,所以实际上是非常大的数
void test5()
{
	string str1 = "hello world C++";
	size_t pos = str1.find(' ',11);//11，ps:下标为11是在d的后一个位置' ',也就是我们要找的‘ '的位置
	pos = str1.find("ll");//2
	pos = str1.find("world", 3);//6
	cout << pos << endl;
}

4.substr()

功能:返回从pos位置,跨度为span的字符串 

string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;

ps:substr()函数是全缺省的，默认从0开始找(默认是全局查找)，跨度为npos

void test4()
{
	string str1 = "hello world";
	string str2=str1.substr();//"hello world"

	str2 = str1.substr(1);//"ello world"

	str2 = str1.substr(1, 1);//"e"

	cout << str2 << endl;
}

5.insert()

功能:从pos位置开始,插入字符串或字符 

string& insert (size_t pos, const string& str);

第二个参数可变

演示:

void test6()
{
	string str1 = "hello world";
	str1.insert(0, "song");//相当于头插  --"songhello world"
	str1.insert(str1.size(), "libai");//'\0'的位置就是str1.size(),他的下标看他前面有多少个字符--"songhello worldlibai"
	string str2 = "C++";
	str1.insert(1, str2);//"sC++onghello world"
	
	cout << str1 << endl;
}

由数据结构我们感知到这insert类头插因为大量挪动数据,效率肯定不高~

6.相关应用

a.替换空格:

方法1:

void test7()
{
	string str1 = "hello world C++  ";
	size_t pos = str1.find(' ');
	while(pos != string::npos)
	{
		str1.replace(pos, 1, "%20");
		pos = str1.find(' ', pos + 3);
	}
	cout << str1 << endl;
}

方法2:以空间换时间

void test8()
{
	string str1 = "hello world C++  ";
	string ans;
	ans.reserve(str1.size());
	for (int i = 0; i < str1.size(); i++)
	{
		if (str1[i] != ' ')
			ans += str1[i];
		else
			ans += "%20";
	}
	cout << ans << endl;
}

变式:如果我要把“abcdeffcadgascg”这字符串中的‘a’和‘c’字符都换成“*”,我再使用find就搞不定了,我得使用名字起的很怪的函数接口find_first_of()

作用:在str1中查找出在str2字符串中出现的任意一个字符,返回下标 

void test12()
{
	string str1 = "abcdefccdefa";
	size_t pos = str1.find_first_of("ac", 0);
	while (pos != string::npos)
	{
		str1.replace(pos, 1, "*");
		pos = str1.find_first_of("ac", pos + 1);
	}
	cout << str1 << endl;
}

b.取出文件后缀:

void test10()
{
	//要求取出后缀
	string str1 = "test.cpp";
	size_t pos = str1.find('.');
	if (pos != string::npos)//if找到了
	{
		string ans = str1.substr(pos);
		cout << ans << endl;
	}
}

但是如果像Linux中的一些文件后缀:.zip.tgz

这时候find()就搞不定了,我们得用rfind,倒着找,才能找到.tgz

void test11()
{
	string str1 = "test.zip.tgz";
	size_t pos = str1.rfind('.');
	if (pos != string::npos)//if找到了
	{
		string ans = str1.substr(pos);
		cout << ans << endl;
	}
}

六.字符串操作函数

1.c_str

功能:返回string类成员变量中_str的地址 

const char* c_str() const;

一般在C和C++结合使用的时候能使用到,比如用C语言打开文件

void test9()
{
	string file("test.cpp");
	FILE* fp = fopen(file.c_str(), "r");

	char ch = fgetc(fp);
	while (ch != EOF)
	{
		cout << ch;
		ch = fgetc(fp);
	}
	fclose(fp);
}

2.getline()

功能:cin会读取到键盘输入的数据,当读到空格或者换行的时候,会停止读,所以当我们要键盘输入的字符串是带有空格的时候,不能再使用cin,而是采用getline,这在oj题中经常出现! 

istream& getline (istream& is, string& str)

oj题目作为实例:

题目链接:https://www.nowcoder.com/practice/8c949ea5f36f422594b306a2300315da?tpId=37&&tqId=21224&rp=5&ru=/activity/oj&qru=/ta/huawei/question-ranking

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

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

另外一个注意的点就是:左闭右开才是个数!

相减得到之间个数,左边的值计算在个数内,右边的值不计算在个数内

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