Строки. Сравнение строк
В программировании, строка - это последовательность символов, таких как буквы, цифры и специальные символы, заключенная в кавычки.
Строки играют важную роль в программировании и широко используются для хранения и обработки текстовых данных, ввода-вывода, форматирования и многих других задач.
В языке программирования C++, строка представляет собой последовательность символов, заключенную в двойные кавычки ("). Она может содержать любые символы, включая буквы, цифры и специальные символы.
Пустая строка является строкой, которая имеет 0 символов.
Сравнение строк
Две строки сравниваются символ за символом с использованием кодов символов (например, ASCII или Unicode). В процессе сравнения используются следующие правила:
-
Сравнение посимвольно:
- Сравнение начинается с первого символа каждой строки и продолжается до тех пор, пока не будет достигнут конец одной из строк или пока не будет найдено различие в символах.
- Каждый символ сравнивается с помощью соответствующих кодов символов.
-
Учет регистра символов:
- При сравнении строк обычно учитывается регистр символов, что означает, что символы верхнего и нижнего регистра считаются разными.
- Например, строки "
hello" и "Hello" будут считаться разными из-за различия в регистре первой буквы.
-
Определение отношений между строками:
- Если две строки имеют одинаковую длину и все символы совпадают, то строки считаются равными.
- Если строки имеют разную длину, сравнение определяется первым символом, который отличается.
- Если первый отличающийся символ в первой строке имеет меньший код символа, то первая строка считается "меньше" по лексикографическому порядку.
- Если первый отличающийся символ в первой строке имеет больший код символа, то первая строка считается "больше" по лексикографическому порядку.
Например: "паровоз" < "пароход", потому что слова различаются в пятой букве и "в" < "х".
|
Библиотека string в C++
Библиотека string предоставляет удобные и мощные инструменты для работы со строками в языке программирования C++. Она позволяет легко создавать, изменять и преобразовывать строки.
Подключение библиотеки
Прежде всего, чтобы использовать функциональность библиотеки string, нужно подключить ее в свой код. Для этого добавьте следующую директиву перед началом вашей программы:
#include <string>
Примечание
На самом деле все функции библиотеки string содержатся в стандартной библиотеке, поэтому ее подключение не обязательно, но является хорошим тоном.
Создание и инициализация строк
Для создания строки используется класс string. Давайте рассмотрим несколько способов создания и инициализации строк:
string str1; // пустая строка
string str2 = "Hello, world!"; // инициализация с использованием литерала (константного значения)
string str3("Welcome"); // инициализация с использованием конструктора
string str4(str2); // копирование строки str2 в новую строку str4
string str5(5, 'h'); // создания строки из повторяющихся символов (в данном случае str5 = "hhhhh")
Ввод строк с клавиатуры и вывод на экран
Для ввода строк с клавиатуры в C++, вы можете использовать объект класса getline из библиотеки <string>.
Пример кода для ввода строки и вывода ее на экран
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string input;
cout << "Введите строку: ";
getline(cin, input);
cout << "Вы ввели: " << input << endl;
return 0;
}
В этом примере:
- Мы включаем заголовочные файлы
<iostream> и <string>, чтобы иметь доступ к функциональности ввода-вывода и работы со строками.
- Создаем объект
input типа string, который будет содержать введенную строку.
- С помощью
cout выводим приглашение для ввода строки.
- С помощью
getline(cin, input) считываем строку, введенную пользователем, и сохраняем ее в переменной input.
- Используя
cout, выводим введенную строку на экран.
Обратите внимание, что getline читает всю строку, включая пробелы, до нажатия клавиши Enter. Вводить строку можно и с помощью cin, в данном случае будет считана строка только до первого пробела.
|
Разделение строки на части
В языке C++ для ввода строки можно использовать и стандартный поток ввода - cin. Однако есть недостаток: таким образом мы считаем только все символы до первого пробела! Это ограничение можно преобразовать в преимущество, если мы знаем, сколько слов в строке. Словом будем называть последовательность символов, разделенную пробелом или началом (концом) строки. В этом случае, можно легко получить все слова в отдельные переменные.
Пример
Если нам известно, что входная строка состоит из двух слов, разделенных пробелом, то мы можем сразу считать эти слова в отдельные переменные:
cin >> word1 >> word2;
Повторим, что это работает, когда вы заранее знаете, что строка содержит два слова и они разделены пробелом.
|
Конкатенация (сложение) строк
Для объединения двух строк в C++ можно использовать оператор + или метод append().
string str1 = "Hello";
string str2 = "world!";
string result1 = str1 + ", " + str2; // используя оператор +
string result2 = str1.append(", ").append(str2); // используя метод append()
// Результат: "Hello, world!"
Обратите внимание, что метод append() изменяет исходную строку, добавляя к ней другую строку.
Сложение символов
В C++, символы типа char и строки типа string имеют разные поведения и свойства. Сложение символов напрямую не приведет к конкатенации, так как символы интерпретируются как числа (ASCII коды) и с этими числами будут выполняться арифметические операции.
Если мы бы написали char1 + char2 + char3, то это привело бы к сложению ASCII кодов символов, а не к конкатенации символов. Например, символ 'H' имеет ASCII код 72, 'e' - 101, и 'y' - 121. Таким образом, результат выражения char1 + char2 + char3 был бы 294, что представляет собой символ, не имеющий понятного отображения.
Чтобы правильно конкатенировать символы в строку, нам нужно использовать конструктор string(1, char1), который используется, чтобы создать временную строку из одного символа char1. Затем мы используем оператор + для конкатенации строк и символов.
Пример программы формирования строки из символов
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
char char1 = 'H';
char char2 = 'e';
char char3 = 'y';
string result = string(1, char1) + char2 + char3;
cout << "Результат: " << result << endl;
return 0;
}
Тот же результат можно получить записав немного по-другому:
...
string result = ("" + char1) + char2 + char3;
...
Пояснение:
-
"" + char1 - Здесь пустая строка "" складывается со значением символа char1. Такое сложение возможно, так как пустая строка является строкой, а char1 представляет собой символ. Таким образом, результат этой операции будет строка, состоящая из одного символа.
-
("" + char1) + char2 - К результату предыдущей операции (строка из одного символа) добавляется символ char2, таким образом, получается строка, состоящая из двух символов.
-
((char1 + char2) + char3) - К результату предыдущей операции добавляется символ char3, окончательно формируя строку из трех символов.
Итак, в итоге в строку result будет записана новая строка, состоящая из символов char1, char2 и char3.
|
Длина строки
Библиотека string предоставляет несколько полезных методов для получения информации о строке:
length(): возвращает длину строки.size(): возвращает количество символов в строке.empty(): проверяет, является ли строка пустой.
Пример использования методов получения информации о строке:
string str = "Hello, world!";
int len = str.length(); // len = 13
int size = str.size(); // size = 13
bool isEmpty = str.empty(); // isEmpty = false
|
Обращение к символам строки
В C++, для обращения к символам строки по индексу можно использовать оператор квадратных скобок [] или функцию at().
Вот краткий пример кода, демонстрирующий обращение к символам строки по индексам:
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string str = "Hello, World!";
char firstChar = str[0]; // Обращение к первому символу по индексу 0
char fifthChar = str.at(4); // Обращение к пятому символу по индексу 4
cout << "Первый символ: " << firstChar << endl;
cout << "Пятый символ: " << fifthChar << endl;
return 0;
}
В этом примере:
- Мы создаем строку
str с содержимым "Hello, World!".
- С помощью оператора
[ ] мы можем обратиться к символу строки по его индексу. Например, str[0] возвращает первый символ строки.
- С помощью функции
at() мы также можем получить символ строки по индексу. Например, str.at(4) возвращает пятый символ строки.
- Затем мы выводим полученные символы на экран с помощью
std::cout.
Обратите внимание, что индексы символов начинаются с 0. Таким образом, первый символ имеет индекс 0, второй символ – индекс 1 и так далее. Также стоит учитывать, что попытка доступа к символу с недопустимым индексом может привести к ошибке или неожиданному поведению, поэтому всегда следует проверять границы строки перед обращением к символам по индексу.
|
Перебор всех символов
Для перебора символов в строке в C++, можно использовать цикл for или while в сочетании с индексацией строки.
Примеры итерации по строке
1) Цикл for для итерации через индексы символов строки
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string str = "Hello, World!";
for (size_t i = 0; i < str.length(); i++)
{
cout << str[i] << " ";
}
return 0;
}
В этом примере:
- Мы создаем строку
str, которую хотим перебирать.
- Используя цикл
for и переменную i, проходим по каждому индексу символа от 0 до str.length() - 1.
- Внутри цикла выводим символ на экран с помощью
cout.
- Обратите внимание, что мы используем
str.length() для получения длины строки.
- В результате каждый символ строки будет выведен на экран через пробел.
- Тип данных
size_t используется для представления размеров объектов в памяти. Он является беззнаковым целочисленным типом. Этот тип обеспечивает переносимость кода между различными компиляторами и платформами, так как размеры объектов могут различаться в зависимости от архитектуры и операционной системы.
Так как size_t беззнаковый тип, то запись цикла для итерации с конца строки в виде:
for (size_t i = str.length() - 1; i >= 0; i--)
приведет к ошибке. Так как size_t является беззнаковым целочисленным типом, и значение переменной этого типа всегда будет больше или равно нулю. В результате выражение i >= 0 всегда истинно, что приведет к бесконечному циклу. Чтобы исправить эту проблему, можно использовать знаковый целочисленный тип, такой как int:
for (int i = (int)str.length() - 1; i >= 0; i--)
2) Диапазонный цикл for (C++11 и выше) для итерации через символы строки:
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string str = "Hello, world!";
for (char c : str)
{
cout << c << " ";
}
return 0;
}
Поясним в этом примере только строчку с диапазонным циклом for:
for: Это ключевое слово начала цикла.(char c : str): Это часть объявления цикла, где char c является объявлением переменной итерации, которая будет использоваться для хранения каждого символа строки по очереди. str - это строка, через которую будет проходить цикл.
Цикл "диапазонного for" является сокращенным способом итерации по контейнеру (или диапазону) значений в языке C++. В данном случае, строка str рассматривается как контейнер символов, и цикл перебирает каждый символ, присваивая его переменной c.
Каждую итерацию цикла переменная c принимает значение текущего символа строки str. Внутри тела цикла (внутри фигурных скобок {}) вы можете выполнять операции с переменной c, которая представляет текущий символ строки.
Задача
Во входной строке заменить все символы 'a' на символы 'b'.
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s;
cin >> s;
for (size_t i = 0; i < s.length(); ++i)
{
if (s[i] == 'a')
{
s[i] = 'b';
}
}
cout << s << endl;
return 0;
}
В данной программе цикл for с переменной i перебирает индексы символов в строке s. Внутри цикла проверяется символ с индексом i, и если он равен 'a', то символ заменяется на 'b'. Таким образом, изменение символов происходит непосредственно внутри строки s.
|