ACM讲课之字符串

本次讲课讲全面介绍字符串以及如何使用字符串解决具体问题。

一、什么是字符串

1.如何存储字符串

平时我们使用的变量有很多，int代表整型变量，double代表浮点型变量，char代表字符型变量，那么对于一个字符串例如“Hello World!”应该如何存储并操作呢。

在C语言里，我们可以char数组进行存储，例如：

char str1[] = "Hello World!";
char* str2 = "Hello World!";
char str3[20] = "Hello World!";

对str1、2、3进行输出都为“Hello World!”，这三种方式构造一个字符串的区别有哪些？我们输出他们的空间长度（注意是占用的空间长度而不是字符串长度）。

    int len1 = sizeof(str1)/sizeof(char);
    int len2 = sizeof(str2)/sizeof(char);
    int len3 = sizeof(str3)/sizeof(char);
    printf("%d
%d
%d
",len1,len2,len3);
结果为：13
　　　　4
　　　　20

（此处应对上诉结果进行解释说明 ==）

既然字符串可以存储在一个字符数组里面，那么如何对字符串进行操作想必也就非常清楚了。需要注意的是，对于计算机可以字符和一个整型变量没有任何区别，它们都是数据，所以对整型变量可以做的操作都可以对一个字符进行同样的操作。

2.ASCII编码

众所周知字符在C/C++里面是以ASCII码的形式存储在计算机中，既然字符串是存储在字符数组里面的，其实也就是多个字符的一个有序集合。它也遵守和字符同样的的规则，例如'A'的ASCII码为65，如果我们进行下列语句

char ch = 'A';
if(ch == 'A'){
    ch = ch + 5;        
}
else {
    ch = ch - 1;  
}

那么这里ch的值应该变成多少了呢？此时的ch又代表哪个字符呢？

3.std::string

是不是没见过这是什么东西，它其实就是character string（字符串），这是一个C++的语句，意思就是调用std（标准命名空间）里面的string类，可能你也已经猜到了string是用来干什么的，是的它可以直接定义一个字符串变量，并且能够直接对串进行操作。

什么意思呢？我们既然已经能够用字符数组存储字符串了，为什么还需要多个string呢，因为我们前面说了字符串数组相当于一个字符的有序集合，归根到底还都是单个字符，而字符串变量string才是真正的字符串，它可以直接对串操作，例如下列语句：

std::string str = "Hello";
str += " World";
str += "!";

如果仅仅只是这样，那么string并不显得强大，事实上string支持下面的功能

我是传送门：string的用法

但是值得注意的是，string是c++语言的东西，在c语言中并不能使用，而且string只能通过cin流进行读入操作，同样可以使用下标对string字符串进行每一位的访问以及操作。

C++也还有很多C语言没有的容器，通过这些容器对做题有很大帮助，而且这些容器对于一个ACMer来说是必须要掌握的，详情请戳：

STL容器（Stack, Queue, List, Vector, Deque, Priority_Queue, Map, Pair, Set, Multiset, Multimap）

 

二、字符串操作

1.空格、换行符

我们知道使用scanf("%s",s);读入一个字符串遇到空格和换行符自动跳出，但是对于一个字符串不可能都没有空格以及换行呀，如果是需要读入一个句子那该怎么办呢，对于C语言，我提供了下列几种方法供参考

//方法一——判断是否为空格选择继续读入还是跳出
    char s[100],ch;
    scanf("%s",s);
    ch = getchar();
    while(ch == ' '){
        int len = strlen(s);
        s[len] = ' ';
        scanf("%s",s+len+1);
        ch = getchar();
    }

//方法二——利用格式符%[]设置结束符
    char s[100];
    scanf("%[^
]",s);


//方法三——利用不安全的gets进行读入
    char s[100];
    gets(s);

三种方法都可以进行读入以换行符为结束符带有空格的字符串，但是我推荐最好使用第一种，为什么？

（此处应对上述进行解释说明）

在C++语言中，想要读入这样的串，我也同样提供几种方法供参考

//方法一——使用cin流对字符串进行读入
    char s[100];
    cin.getline(s,100);

//方法二——使用getline进行string类读入
    string s;
    getline(cin,s);

下面以一个例题为例，对字符串的具体操作进行讲解

题目链接：http://120.78.128.11/Problem.jsp?pid=1716

下面我贴出C语言和C++语言的代码

 C语言：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
char s1[10005],s2[105];

void read(char *s){
    int ch;
    scanf("%s",s);
    ch = getchar();
    while(ch == ' '){
        int len = strlen(s);
        s[len] = ' ';
        scanf("%s",s+len+1);
        ch = getchar();
    }
}

int main(){
    int t;
    scanf("%d",&t);
    while(t--){
        read(s1),read(s2);//读入字符串
        int len1 = strlen(s1),len2 = strlen(s2);
        int flag = -1,i,j;
        for(i = 0; i < len1; i++){
            if(s1[i] == s2[0]){
                for(j = 0; j < len2; j++){
                    if(j == len2-1 && s1[i+j] == s2[j])
                        flag = i+1;
                    if(s1[i+j] != s2[j])
                        break;
                }
            }
        }
        printf("%d
",flag);
    }
    return 0;
}

C++语言：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

string s1,s2;

int main(){
    int t;
    cin>>t;
    cin.get();
    while(t--){
        getline(cin,s1),getline(cin,s2);
        int pos = s1.find(s2);
        cout << (pos==-1?-1:pos+1) << endl;
    }
    return 0;
}

这也是为什么要用C++的原因，C++内置函数以及操作实在是太强大了，两个C中较为冗长的函数在C++中都只要用一句便实现了。

另一个例题：http://120.78.128.11/Problem.jsp?pid=1924

C语言代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
char s[1000005];

void read(char *s){
    int ch;
    scanf("%s",s);
    ch = getchar();
    while(ch == ' '){
        int len = strlen(s);
        s[len] = ' ';
        scanf("%s",s+len+1);
        ch = getchar();
    }
}

int main(){
    int t,i;
    scanf("%d",&t);
    while(t--){
        read(s);
        int len = strlen(s);
        for(i = 0; i < len; i++){
            if(i == 0){
                putchar(s[i]-32);
            }
            if(s[i] == ' '){
                putchar(s[i+1]-32);
            }
        }
        puts("");
    }
    return 0;
}

C++代码：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

string s;

int main(){
    int t;
    cin>>t;
    cin.get();
    while(t--){
        getline(cin,s);
        int len = s.size();
        cout << char(s[0]-32);
        for(int i = 1; i < len; i++){
            if(s[i] == ' ')
                cout << char(s[i+1]-32);
        }
        cout << endl;
    }
    return 0;
}

2.字符串比较

我们知道可以通过一位一位的模拟进行字符串比较，但要是两个字符串都很长怎么办，我们容易得出暴力方法进行匹配的时间复杂度为O(n*m)，n和m就是两个字符串的长度，通过一些算法我们可以进行匹配优化，例如我们可以利用KMP算法在O(n+m)的时间复杂度内进行匹配。

下面是KMP的算法讲解

我是传送门：KMP算法

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