【C++初阶】STL-string的使用

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2024-03-31 14:23 86阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一.string初识
 *   *  1.STL简介
     *   *  a.STL的组成
         *  b.STL和string的关系
     *  2.basic\_string
 *  二.构造函数
 *  三.三种遍历方式
 *  四.容量相关的函数
 *   *  1.size()
     *  2.reserve()–调整容量
     *  3.resize()–调整size
 *  五.字符串的增删查改
 *   *  1.assign
     *  2.replace
     *  3.find()
     *  4.substr()
     *  5.insert()
     *  6.相关应用
     *   *  a.替换空格:
         *  b.取出文件后缀:
 *  六.字符串操作函数
 *   *  1.c\_str
     *  2.getline()

## 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。

![image-20221126230014736][]

> 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

![image-20221126231347141][]

![image-20221126231533584][]

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！

![image-20221126231658935][]

> 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)

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">构造函数</th> 
   <th align="center">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">string()</td> 
   <td align="center">重要,无参构造</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">string (const char* s)</td> 
   <td align="center">重要,常量字符串构造</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">string (const string&amp; str)</td> 
   <td align="center">重要,拷贝构造</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">string (size_t n, char c)</td> 
   <td align="center">了解,n个c字符构造</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">string (const char* s, size_t n)</td> 
   <td align="center">了解,s字符串前n个构造</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">string (const string&amp; str, size_t pos, size_t len = npos)</td> 
   <td align="center">了解,str对象的pos下标,跨度len的构造</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">string (InputIterator first, InputIterator last)</td> 
   <td align="center">了解,迭代器相关</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  ![image-20221126235648068][]

> 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"
    }

![image-20221127000801303][]

## 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

![image-20221127195743771][]

*  const迭代器

![image-20221127201155634][]

> 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：

![image-20221127201559731][]

> 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

![image-20221127202848934][]

## 四.容量相关的函数 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">函数</th> 
   <th align="center">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">size()</td> 
   <td align="center">返回字符串有效字符长度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">capacity()</td> 
   <td align="center">返回空间总大小</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">clear()</td> 
   <td align="center">清空有效字符</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">reserve(n)</td> 
   <td align="center">仅改变capacity(),常用于扩容</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">resize(n)</td> 
   <td align="center">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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">empty()</td> 
   <td align="center">检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 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。

![image-20221127203934579][]

> 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;
    		}
    	}
    }

![image-20221127205654865][]

> 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：

![image-20221127210736375][]

> 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;
    		}
    	}
    }

![image-20221127212116460][]

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：

![image-20221127212618671][]

### 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

![image-20221127213449826][]

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;
    
    }

![image-20221127215243270][]

## 五.字符串的增删查改 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">函数</th> 
   <th align="center">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">push_back()</td> 
   <td align="center">头插</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">pop_back()</td> 
   <td align="center">头删</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">insert()</td> 
   <td align="center">在pos位置插入，插入部分的种类类似构造</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">erase()</td> 
   <td align="center">在pos位置删除</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">opearator+=()</td> 
   <td align="center">重要，在字符串后追加字符串str</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">assign()</td> 
   <td align="center">清空后重新赋新值，赋值部分的种类类似构造</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">replace()</td> 
   <td align="center">替换</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">find()</td> 
   <td align="center">查找子串,返回下标</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">substr()</td> 
   <td align="center">返回子串</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 1.assign ###

> 功能和赋值类似

string& assign (const string& str);

参数可变

![image-20221202163645124][]

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

![image-20221202164410177][]

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;

![image-20221202170601034][]

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

![image-20221202172050520][]

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;
    }

![image-20221202171532720][]

### 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;

![image-20221202165657075][]

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);

![image-20221202171724907][]

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;
    }

![image-20221202201241483][]

#### 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

![image-20221202203323395][]

[image-20221126230014736]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/fb4f98ba0dd14141b6dc5c93894d4d84.png
[image-20221126231347141]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/9614027416964408a5c83ca41636c351.png
[image-20221126231533584]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/11513909ca3c4b26b20e1832643033b5.png
[image-20221126231658935]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/6bb74ef97ad142c8968ea5fb37bd2576.png
[image-20221126235648068]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/5edd77397a82438e8020ccef5f0eba62.png
[image-20221127000801303]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/914fe2910435482ca1747d9f8555ac4b.png
[image-20221127195743771]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/7f5e42a7b2384718b3323526f94fe48b.png
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