C++学习第七天（string类）

1、学习string的原因？

C语言中的字符串

C语言中，字符串是以‘\0’结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，而且底层空间需要用户自己管理，还有可能会越界访问

一个面试题

给定两个字符串形式的非负整数 num1 和num2 ，计算它们的和并同样以字符串形式返回。

你不能使用任何内建的用于处理大整数的库（比如 BigInteger），也不能直接将输入的字符串转换为整数形式。

时间复杂度O(N)

class Solution {
public:string addStrings(string num1, string num2) {int end1 = num1.size() - 1,end2 = num2.size() - 1;string retstr;//进位int next = 0;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 + next;next = ret / 10;ret = ret % 10;retstr += ('0'+ ret); }if(next==1)retstr += '1';reverse(retstr.begin(),retstr.end());return retstr;}
};

时间复杂度O( $N^2$ )

class Solution {
public:string addStrings(string num1, string num2) {int end1 = num1.size() - 1,end2 = num2.size()-1;string retstr;//进位int next = 0;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 +next;next = ret / 10;ret = ret % 10;retstr.insert(retstr.begin(),'0'+ret);}if(next == 1)retstr.insert(retstr.begin(),'1');return retstr;}
};

2、标准库中的string类

string类的常用接口说明

1、string对象的常见构造

函数名称	功能说明
string() （重点）	构造空的string类对象，即空字符串
string(const char* s) （重点）	用C-string来构造string类对象
string(size_t n, char c)	string类对象中包含n个字符c
string(const string&s) （重点）	拷贝构造函数

int main()
{string s1;//构造空的string对象是string s2("hello world!");//用C格式字符串构造string类对象s2；string s3(9, 'c');//"ccccccccc"string s4(s2);//拷贝构造s3return 0;
}

2、string类对象的容量操作

函数名称	功能说明
size（重点）	返回字符串有效字符长度
length	返回字符串有效字符长度
capacity	返回总空间的大小
empty（重点）	检测字符串是否为空串，是返回true，否则返回false
clear（重点）	清空有效字符
reserve（重点）	为字符串预留空间
resize（重点）	将有效字符的个数改成n个，多出的空间用c填充

int main()
{string s("hello world!!!");cout << s.size() << endl;//14cout << s.length() << endl;//14cout << s.capacity() << endl;//15(vs 环境下)return 0;
}

int main()
{string s("hello world!!!");s.clear();cout << s.size() << endl;//0cout <<s.capacity()<<endl;//15(vs 环境下)return 0;
}

int main()
{string s1;cout << s1.empty() << endl;//1return 0;
}

int main()
{string s1("hello world!!!");s1.resize(20,'a');cout << s1 << endl;//hello world!!!aaaaaas1.resize(10,'a');cout << s1 << endl;//hello worlreturn 0;
}

int main()
{string s;// 测试reserve是否会改变string中有效元素个数s.reserve(100);cout << s.size() << endl;//0cout << s.capacity() << endl;//111// 测试reserve参数小于string的底层空间大小时，是否会将空间缩小s.reserve(50);cout << s.size() << endl;//0cout << s.capacity() << endl;//111return 0;
}

以上就是关于string类对象的容量操作

【Attention】

size()与length()方法底层实现原理完全相同，引入size()的原因是为了与其他容器的接口保持一致，一般都是使用的是size()
clear()只是将string中的有效字符清空，不改变底层空间的大小。
resize(size_t n)与resize(size_t n,char c)都是将字符串中的有效字符改变到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，如果是将元素的个数增多，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
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类对象的访问及便利操作

函数名称	功能说明
operator[]（重载）	返回pos位置的字符，const string类对象调用
begin + end	begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器
rbegin + rend	begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符的下一个位置的迭代器
范围for	C++11支持更简介的范围for的新便利方式

int main()
{string s1("hello world!!!");const string s2("hello!!!");s1[0] = 'H';//s2[0] = 'H';编译失败，因为const类型对象不能修改return 0;
}

int main()
{string s1("hello world!!!");//3种遍历方式//需要注意的以下三种方式除了便利string对象，还可以遍历修改string中的字符//且第一种使用最多//1、for+operator[]for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)cout << s1[i] << endl;//2、迭代器string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << endl;++it;}//也可以这样子写//string::reverse_iterator rit = s.rbegin();//C++11之后，直接使用auto定义迭代器，让编译器推到迭代器的类型auto rit = s1.rbegin();while (rit != s1.rend()){cout << *rit << endl;++rit;}//遍历出来是!!!dlrow olleh//3、范围forfor (auto ch : s1)cout << ch << endl;return 0;
}

5、string类非成员函数

函数	功能说明
operator+	尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝的效率
operator>>（重点）	输入运算符重载
operator<<（重点）	输出运算符重载
getline（重点）	获取一行字符串
relational operators（重点）	大小比较

int main()
{string firstlevel("com");string secondlevel("cplusplus");string scheme("http://");string hostname;string url;hostname = "www." + secondlevel + '.' + firstlevel;url = scheme + hostname;cout << url << '\n';//http://www.cplusplus.comreturn 0;
}

int main()
{string name;cout << "Please, enter your name: ";cin >> name;cout << "Hello, " << name << "!\n";return 0;
}

int main()
{string str = "Hello world!";cout << str << endl;//Hello world!return 0;
}

int main()
{string name;cout << "Please, enter your full name: ";getline(cin, name);//Get line from stream into stringcout << "Hello, " << name << "!\n";return 0;
}

int main()
{string foo = "alpha";string bar = "beta";if (foo == bar) cout << "foo and bar are equal\n";if (foo != bar) cout << "foo and bar are not equal\n";if (foo < bar) cout << "foo is less than bar\n";if (foo > bar) cout << "foo is greater than bar\n";if (foo <= bar) cout << "foo is less than or equal to bar\n";if (foo >= bar) cout << "foo is greater than or equal to bar\n";//foo and bar are not equal//foo is less than bar//foo is less than or equal to barreturn 0;
}

6、几道OJ题目

1.仅仅反转字母

给你一个字符串 s ，根据下述规则反转字符串：

所有非英文字母保留在原有位置。
所有英文字母（小写或大写）位置反转。

返回反转后的 s 。

示例1:

输入：s = "a-bC-dEf-ghIj"

输出："j-Ih-gfE-dCba"

class Solution {
public:string reverseOnlyLetters(string s) {int n = s.size();int left = 0, right = n - 1;while (true) {while (left < right && !isalpha(s[left])) { // 判断左边是否扫描到字母left++;}while (right > left && !isalpha(s[right])) { // 判断右边是否扫描到字母right--;}if (left >= right) {break;}swap(s[left], s[right]);left++;right--;}return s;}
};

字符串中的第一个唯一字符

给定一个字符串 s ，找到 它的第一个不重复的字符，并返回它的索引 。如果不存在，则返回 -1 。

class Solution {
public:int firstUniqChar(string s) {int count[256] = {0};int size = s.size();for(int i = 0; i < size; ++i)count[s[i]] += 1;for(int i = 0; i < size;i++){if(1 == count[s[i]])return i;}return -1;}
};

字符串最后一个单词的长度

输入：hello nowcoder

输出：8

int main() {string s1;getline(cin,s1);int count = 0;int size = s1.size()-1;while(s1[size]!=' '){size--;count++;if(size == 0){count++;break;}}cout << count <<endl;
}

验证回文串

如果在将所有大写字符转换为小写字符、并移除所有非字母数字字符之后，短语正着读和反着读都一样。则可以认为该短语是一个 回文串 。

字母和数字都属于字母数字字符。

给你一个字符串 s，如果它是 回文串 ，返回 true ；否则，返回 false 。
输入: s = "A man, a plan, a canal: Panama"
输出：true
解释："amanaplanacanalpanama" 是回文串。

class Solution {
public:bool isPalindrome(string s) {int left = 0, right = s.size()-1;while(left < right){while(left < right && !isalnum(s[left])){left++;}while(left < right && !isalnum(s[right])){right--;}if(tolower(s[left]) != tolower(s[right]))return false;left++;right--;} return true;}
};

3、string的模拟实现

容易出现的string类问题

//为了和标准库区分，这里使用String
class String
{
public:String(const char* str = ""){if (nullptr == str){assert(false);return;}_str = new char[strlen(str) + 1];strcpy(_str, str);}~String(){if (_str){delete[] _str;_str = nullptr;}}
private:char* _str;
};void TestString()
{String s1("hello world!!!");String s2(s1);
}int main()
{TestString();return 0;
}

这里程序会报错，因为上述String类没有显示定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载，此时编译器会合成默认的，当用s1构造s2时，编译器会调用默认的拷贝构造，最终导致的问题是，s1与s2共用了一块内存空间，在释放时同一块空间被释放多次而引发程序崩溃，这种拷贝方式，被称为浅拷贝

浅拷贝

概念：也叫位拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源，最后就会导致多个对象工享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时另一些对象不知道该资源已经被释放，以为还有效，所以当继续对该资源进行该项操作时，就会发生访问违规

深拷贝

如果一个类中涉及到资源的管理，其拷贝构造函数，赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给出。一般情况都是按照深拷贝方式提供

传统写法的深拷贝

class String
{
public:String(const char* str = ""){if (nullptr == str){assert(false);return;}_str = new char[strlen(str) + 1];strcpy(_str, str);}String(const String& s):_str(new char[strlen(s._str) + 1]){strcpy(_str, s._str);}String& operator=(const String& s){if (this != &s){char* pStr = new char[strlen(s._str) + 1];strcpy(pStr, s._str);delete[] _str;_str = pStr;}return *this;}
private:char* _str;
};

现代写法的String类

class String
{
public:String(const char* str = ""){if (nullptr == str){assert(false);return;}_str = new char[strlen(str) + 1];strcpy(_str, str);}String(const String& s):_str(nullptr){String strTmp(s._str);swap(_str, strTmp._str);}String& operator=(String s){swap(_str, s._str);return *this;}~String(){if (_str){delete[] _str;_str = nullptr;}}
private:char* _str;
};