C++字符串解析2

C++字符串全解析：从基础操作到复杂场景实战

前言

字符串是编程中处理文本数据的核心载体。本文将系统覆盖 std::string 的全维度知识，包括声明初始化、输入输出、遍历操作、字符运算等基础语法，结合三道实战例题（平均绩点、句子缩写、位置互换）深入解析字符串与数值处理、函数设计的综合应用，帮助读者构建完整的字符串知识体系。

一、字符串基础语法与核心操作

1. 字符串的声明与初始化

头文件与命名空间：

#include <string>    // 字符串容器头文件
#include <iostream>
using namespace std;

初始化方式：

初始化方式	示例代码	结果说明
默认构造	string s1;	空字符串
常量字符串构造	string s2("Hello");	“Hello”
迭代器范围构造	string s3(s2.begin(), s2.end()-1);	截取s2前4个字符，即"Hell"
C风格字符串构造	char c_str[] = "C-style"; string s4(c_str);	从C风格字符串初始化，“C-style”
字符重复构造	string s5(3, 'x');	“xxx”

2. 输入输出与遍历

输入方式：

• cin：遇空格/换行终止，适用于单个字符串。

  string name;  
  cin >> name;  // 输入"Alice"（遇空格停止）
  

• getline(cin, str)：读取整行（含空格），丢弃换行符。

  string sentence;  
  getline(cin, sentence);  // 输入"Hello world!"（保留空格）
  

遍历方式：

方式	示例代码	说明
下标遍历	for (int i=0; i<s.length(); i++) cout<<s[i];	高效，不检查越界
迭代器遍历	for (auto it=s.begin(); it!=s.end(); it++) *it=toupper(*it);	安全，可修改字符
范围for循环	for (char c : s) cout << c;	C++11特性，简洁易读

3. 字符与字符串操作

字符运算：

• ASCII码转换：'a' + 1 == 'b'，'A' + 32 == 'a'。
• 大小写转换：

  #include <cctype>  
  char c = 'a';  
  cout << toupper(c) << endl;  // 输出'A'（需包含<cctype>）
  

字符串拼接：

string a = "Hello", b = "World";  
string c = a + ", " + b;       // "Hello, World"  
a.append(b, 0, 3);            // a变为"HelloWor"（追加b的前3个字符）

格式化输出（printf）：

#include <cstdio>  // 需包含此头文件  
double gpa = 3.85;  
printf("GPA: %.2f", gpa);  // 输出"GPA: 3.85"（C风格格式化）

二、实战例题1：平均绩点（浮点数运算与字符串输入）

题目描述

输入学生姓名（含空格）和多门课程绩点，计算平均绩点并保留两位小数输出。
输入格式：

• 第一行：姓名（含空格）
• 第二行：课程数 n
• 后续 n 行：各门课程绩点（浮点数）

知识点覆盖

• getline 处理含空格输入
• 浮点数累加与平均计算
• printf 格式化输出（精度控制）
• string.c_str() 转C风格字符串

代码实现

#include <iostream>  
#include <string>  
#include <cstdio>  // 用于printf  int main() {  string name;  getline(cin, name);  // 读取含空格的姓名  int n;  cin >> n;  double score, total = 0.0;  for (int i = 0; i < n; i++) {  cin >> score;  total += score;  // 累加绩点  }  double average = total / n;  // %s 需搭配C风格字符串，name.c_str()完成转换  printf("Student %s's GPA: %.2f\n", name.c_str(), average);  return 0;  
}  

关键点解析

• 输入处理：getline 确保姓名正确读取，避免cin遇空格中断。
• 精度控制：printf("%.2f") 强制保留两位小数。
• 类型转换：string 通过c_str()转为const char*，适配printf的%s格式。

三、实战例题2：句子缩写（字符运算与函数设计）

题目描述

输入英文句子（单词用空格分隔），提取每个单词首字母转大写，组成缩写（如"hello world"→"HW"）。

知识点覆盖

• getline 读取整行句子
• 字符判断与状态标记（标志位is_first）
• 函数引用传递（避免字符串拷贝开销）
• toupper 字符转换

代码实现

#include <iostream>  
#include <string>  
#include <cctype>  // 用于toupper  string abbreviate(string& str, char delimiter) {  string result;  bool is_first = true;  // 标记是否为单词首字母  for (char c : str) {  if (c == delimiter) {  is_first = true;  // 遇到分隔符，下一个字符是新单词首字母  } else {  if (is_first) {  result += toupper(c);  // 首字母转大写  is_first = false;  }  }  }  return result;  
}  int main() {  string sentence;  getline(cin, sentence);  // 输入句子  string abbr = abbreviate(sentence, ' ');  // 调用函数生成缩写  cout << abbr << endl;  // 输出结果  return 0;  
}  

关键点解析

• 逻辑核心：通过is_first标志位识别单词首字母，遇空格重置标志。
• 函数设计：string& str 引用传递，直接操作原字符串，避免大字符串拷贝。
• 边界处理：自动忽略句首空格，连续空格不影响结果。

四、实战例题3：位置互换（字符串操作与函数练习）

题目描述

输入两个字符串，设计函数交换它们的内容并输出。

知识点覆盖

• 字符串对象交换逻辑
• 引用传递（string&）与值传递对比
• 临时变量安全交换

代码实现（引用传递版本）

#include <iostream>  
#include <string>  void swapStrings(string& a, string& b) {  string temp = a;  // 临时变量存储副本  a = b;            // 交换内容  b = temp;         // 恢复副本到b  
}  int main() {  string s1, s2;  cin >> s1 >> s2;  // 输入两个字符串  swapStrings(s1, s2);  // 调用交换函数  cout << "After swap: " << s1 << " " << s2 << endl;  return 0;  
}  

关键点解析

• 引用传递优势：string& 直接操作外部变量，时间复杂度O(1)，避免值传递的O(n)拷贝开销。
• 值传递陷阱：若用void swapStrings(string a, string b)，函数内修改不影响实参，需用指针或返回值。
• 通用逻辑：适用于任何可拷贝类型（如int、自定义类），只需修改参数类型。

五、进阶技巧与综合应用

1. 标志位（flag）编程思想

用途：通过布尔变量控制复杂逻辑流程，如回文判断中跳过非字母字符。

bool isPalindrome(string& s) {  int left = 0, right = s.length() - 1;  while (left < right) {  // 跳过左侧非字母字符  while (left < right && !isalpha(s[left])) left++;  // 跳过右侧非字母字符  while (left < right && !isalpha(s[right])) right--;  // 比较大小写不敏感的字符  if (tolower(s[left++]) != tolower(s[right--])) return false;  }  return true;  
}  

2. 字符串与数值转换

• 字符串→数值：

  string numStr = "123.45";  
  int num_int = stoi(numStr);    // 123  
  double num_double = stod(numStr);  // 123.45  
  

• 数值→字符串：

  int score = 95;  
  string str = to_string(score);  // "95"  
  

3. 二维字符串数组（存储多行文本）

#include <vector>  
vector<string> lines;  
string line;  
while (getline(cin, line)) {  lines.push_back(line);  // 按行存储输入  
}  

六、知识图谱与学习路径

1. 知识体系图谱

2. 学习建议

• 基础阶段：
  • 熟练掌握 getline 与 cin 的配合，避免输入逻辑错误。
  • 通过LeetCode简单题（如125. 验证回文串）练习字符串遍历与双指针法。
• 进阶阶段：
  • 理解引用传递原理，对比值传递性能差异（如大字符串交换场景）。
  • 用标志位优化复杂逻辑（如680. 验证回文串 II）。
• 实战阶段：
  • 挑战3. 无重复字符的最长子串，结合哈希表提升效率。
  • 尝试文件操作（fstream），用字符串处理日志文件或文本分析任务。

总结

本文全面覆盖 C++ 字符串的核心知识点，从基础语法到函数设计，再到三道实战例题的完整解析。通过掌握字符串的灵活操作、数值文本转换、函数高效设计，读者可应对编程中多样化的字符串处理需求。后续可进一步学习正则表达式、KMP算法等高级主题，提升复杂场景下的文本处理能力。