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String类(一)
1.为什么学习string类?
1.1 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,不太符合OOP的思想,而且底层空间需要用户自己管理,稍不留神可能还会越界访问。
1.2 题目
一道力扣oj题:字符串相加
2.标准库中的string库
2.1 string类
字符串是表示字符序列的类
标准的字符串类提供了对此类对象的支持,其接口类似于标准字符容器的接口,但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性。
string类是使用char(即作为它的字符类型,使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息,请参阅basic_string)。
string类是basic_string模板类的一个实例,它使用char来实例化basic_string模板类,并用char_traits和allocator作为basic_string的默认参数(根于更多的模板信息请参考basic_string)。
注意,这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列,这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器,将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。
总结:
string是表示字符串的字符串类
该类的接口与常规容器的接口基本相同,再添加了一些专门用来操作string的常规操作。
string在底层实际是:basic_string模板类的别名,typedef basic_string <char, char_traits, allocator> string;
不能操作多字节或者变长字符的序列。
2.2 string类的常用接口说明
2.2.1string类对象的常见构造
constructor | 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 |
void func()
{
string s1; //构造空的string类对象s1
string s2("hello solity"); //用C格式字符串构造string类对象s2
string s3(s2); //拷贝构造s3
}
2.2.2string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 | 返回空间总大小 |
empty | 检测字符串释放为空串,是返回true,否则返回false |
clear | 清空有效字符 |
reserve | 为字符串预留空间 |
resize | 将有效字符的个数该成n个,多出的空间用字符c填充 |
注意:
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,一般情况下基本都是用size()。
clear()只是将string中有效字符清空,不改变底层空间大小。
resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到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,reserver不会改变容量大小。
2.2.3string类对象的访问及遍历操作
函数名称 | 功能说明 |
---|---|
operator[ ](重点) | 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 |
rbegin+rend | 代器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 |
范围for | 代器C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式 |
2.2.4 string类对象的修改操作
函数名称 | 功能说明 |
---|---|
push_back | 在字符串后尾插字符c |
append | 在字符串后追加一个字符串 |
operator+= | 在字符串后追加字符串str |
c_str | 返回C格式字符串 |
find+npos | 从字符串pos位置开始往后找字符c,返回该字符在字符串中的位置 |
rfind | 从字符串pos位置开始往前找字符c,返回该字符在字符串中的位置 |
substr | 在str中从pos位置开始,截取n个字符,然后将其返回 |
注意:
在string尾部追加字符时,s.push_back© / s.append(1, c) / s += ‘c’ 三种的实现方式差不多,一般情况下string类的+=操作用的比较多,+=操作不仅可以连接单个字符,还可以连接字符串。
对string操作时,如果能够大概预估到放多少字符,可以先通过reserve把空间预留好。
2.2.5 string类非成员函数
函数 | 功能说明 |
---|---|
operator+ | 尽量少用,因为传值返回,导致深拷贝效率低 |
operator>> | 输入运算符重载 |
operator<< | 输出运算符重载 |
getline | 获取一行字符串 |
relation operator | 大小比较 |
上面的几个接口大家了解一下,下面的OJ题目中会有一些体现他们的使用。string类中还有一些其他的操作,这里不一一列举,大家在需要用到时不明白了查文档即可.
2.2.6 vs和g++下string结构的说明
注意:下述结构是在32位平台下进行验证,32位平台下指针占4个字节。
vs下string的结构
string总共占28个字节,内部结构稍微复杂一点,先是有一个联合体,联合体用来定义string中字符串的存储空间:
- 当字符串长度小于16时,使用内部固定的字符数组来存放
- 当字符串长度大于等于16时,从堆上开辟空间
union _Bxty { // storage for small buffer or pointer to larger one value_type _Buf[_BUF_SIZE]; pointer _Ptr; char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing } _Bx
这种设计也是有一定道理的,大多数情况下字符串的长度都小于16,那string对象创建好之后,内部已经有了16个字符数组的固定空间,不需要通过堆创建,效率高。
其次:还有一个size_t字段保存字符串长度,一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量
最后:还有一个指针做一些其他事情。
故总共占16+4+4+4=28个字节。
g++下string的结构
G++下,string是通过写时拷贝实现的,string对象总共占4个字节,内部只包含了一个指针,该指针将来指向一块堆空间,内部包含了如下字段:
空间总大小
字符串有效长度
引用计数
指向堆空间的指针,用来存储字符串
2.2.7 牛刀小试
class Solution {
public:
bool isLetter(char ch)
{
if (ch >= 'a' && ch <= 'z')
return true;
if (ch >= 'A' && ch <= 'Z')
return true;
return false;
}
string reverseOnlyLetters(string S) {
if (S.empty())
return S;
size_t begin = 0, end = S.size() - 1;
while (begin < end)
{
while (begin < end && !isLetter(S[begin]))
++begin;
while (begin < end && !isLetter(S[end]))
--end;
swap(S[begin], S[end]);
++begin;
--end;
}
return S;
}
};
class Solution {
public:
int firstUniqChar(string s) {
// 统计每个字符出现的次数
int count[256] = { 0 };
int size = s.size();
for (int i = 0; i < size; ++i)
count[s[i]] += 1;
// 按照字符次序从前往后找只出现一次的字符
for (int i = 0; i < size; ++i)
if (1 == count[s[i]])
return i;
return -1;
}
};
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
string line;
// 不要使用cin>>line,因为会它遇到空格就结束了
// while(cin>>line)
while (getline(cin, line))
{
size_t pos = line.rfind(' ');
cout << line.size() - pos - 1 << endl;
}
return 0;
}
class Solution
{
public:
bool isLetterOrNumber(char ch)
{
return (ch >= '0' && ch <= '9')
|| (ch >= 'a' && ch <= 'z')
|| (ch >= 'A' && ch <= 'Z');
}
bool isPalindrome(string s) {
// 先小写字母转换成大写,再进行判断
for (auto& ch : s)
{
if (ch >= 'a' && ch <= 'z')
ch -= 32;
}
int begin = 0, end = s.size() - 1;
while (begin < end)
{
while (begin < end && !isLetterOrNumber(s[begin]))
++begin;
while (begin < end && !isLetterOrNumber(s[end]))
--end;
if (s[begin] != s[end])
{
return false;
}
else
{
++begin;
--end;
}
}
return true;
}
};
class Solution {
public:
string addstrings(string num1, string num2)
{
// 从后往前相加,相加的结果到字符串可以使用insert头插
// 或者+=尾插以后再reverse过来
int end1 = num1.size() - 1;
int end2 = num2.size() - 1;
int value1 = 0, value2 = 0, next = 0;
string addret;
while (end1 >= 0 || end2 >= 0)
{
if (end1 >= 0)
value1 = num1[end1--] - '0';
else
value1 = 0;
if (end2 >= 0)
value2 = num2[end2--] - '0';
else
value2 = 0;
int valueret = value1 + value2 + next;
if (valueret > 9)
{
next = 1;
valueret -= 10;
}
else
{
next = 0;
}
//addret.insert(addret.begin(), valueret+'0');
addret += (valueret + '0');
}
if (next == 1)
{
//addret.insert(addret.begin(), '1');
addret += '1';
}
reverse(addret.begin(), addret.end());
return addret;
}
};