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s3
	return 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;//14
	cout << s.length() << endl;//14
	cout << s.capacity() << endl;//15(vs 环境下)
	return 0;
}
int main()
{
	string s("hello world!!!");
	s.clear();
	cout << s.size() << endl;//0
	cout <<s.capacity()<<endl;//15(vs 环境下)
	return 0;
}
int main()
{
	string s1;
	cout << s1.empty() << endl;//1
	return 0;
}
int main()
{
	string s1("hello world!!!");
	s1.resize(20,'a');
	cout << s1 << endl;//hello world!!!aaaaaa
    s1.resize(10,'a');
    cout << s1 << endl;//hello worl
	return 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;//0
	cout << 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;//0
	cout << s.capacity() << endl;//111
	return 0;
}

以上就是关于string类对象的容量操作

【Attention】

  1. size()与length()方法底层实现原理完全相同，引入size()的原因是为了与其他容器的接口保持一致，一般都是使用的是size()
  2. clear()只是将string中的有效字符清空，不改变底层空间的大小。
  3. 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
  4. 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 + endbegin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 + rendbegin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forC++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for
	for (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.com

	return 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 string
	cout << "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 bar
	return 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;
};

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