“手撕”＜STL＞——string类（详解+代码）

为什么学习string类？

在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！

并且在OJ中，有关字符串的题目基本以string类的形式出现，而且在常规工作中，为了简单、方便、快捷，基本都使用string类，很少有人去使用C库中的字符串操作函数。

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标准库中的string类 

1. 字符串是表示字符序列的类

2. 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。

3. 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

4. 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)。 

5. 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：

1. string是表示字符串的字符串类

2. 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。  3. string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string string

4. 不能操作多字节或者变长字符的序列。

注意！ 在使用string类时，必须包含#include头文件以及using namespace std;

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string类的常用接口说明（注意下面我只讲解最常用的接口）

1.string类对象的常见构造：

void Teststring()
{
 string s1; // 构造空的string类对象s1
 string s2("hello world"); // 用C格式字符串构造string类对象s2
 string s3(s2); //拷贝构造s3
 string s4(10,'a');//将字符'a'打印十次
}

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2.string类对象的容量操作：

 size()        ——>length()同size()

返回值:The number of bytes in the string.（注意是单位是字节）

clear()

擦除字符串的内容，使其成为空字符串(长度为0个字符)

注意：将s中的字符串清空，注意清空时只是将size清0，不改变底层空间的大小

empty()

检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false

string s("abdcd");
	cout << "this string size is " << s.size() <<" bytes."<< endl;
	cout << "this string length is " << s.length() <<" bytes."<< endl;
	cout << "this string capacity is " << s.capacity() <<"."<< endl;
	cout << s.empty() << endl;
	s.clear();//擦除字符串的内容，使其成为空字符串(长度为0个字符)
	cout << "this string size is " << s.size() << " bytes." << endl;
	cout << "this string length is " << s.length() << " bytes." << endl;
	cout << "this string capacity is " << s.capacity() << "." << endl;
	cout << s.empty() << endl;

reserve()

请求字符串容量适应最大长度为n个字符的计划大小更改。如果n大于当前字符串容量，则该函数使容器将其容量增加到n个字符(或更大)。在所有其他情况下，收缩字符串容量被视为非绑定请求:容器实现可以自由地进行优化，并使字符串的容量大于n。此函数对字符串长度没有影响，也不能改变其内容.

resize()

请求将字符串容量调整为计划更改的大小，长度最多为n个字符。如果n大于当前字符串容量，则该函数会使容器增加其容量至n个字符（或更多）。在其他情况下，它被视为非约束性的缩小字符串容量的请求：容器实现可以自由优化并保留具有大于n的容量的字符串。此函数不影响字符串长度，也不能修改其内容。

    s.resize(10, 'a');
	cout << s << endl;
	cout << "this string size is " << s.size() << " bytes." << endl;
	cout << "this string length is " << s.length() << " bytes." << endl;
	cout << "this string capacity is " << s.capacity() << "." << endl;
	cout << s.empty() << endl;
	s.resize(15);
	cout << s << endl;
	cout << "this string size is " << s.size() << " bytes." << endl;
	cout << "this string length is " << s.length() << " bytes." << endl;
	cout << "this string capacity is " << s.capacity() << "." << endl;
    s.resize(5);
	cout << s << endl;
	cout << "this string size is " << s.size() << " bytes." << endl;
	cout << "this string length is " << s.length() << " bytes." << endl;
	cout << "this string capacity is " << s.capacity() << "." << endl;

resize(10,'a');     将s中有效字符个数增加到10个，多出位置用'a'进行填充z字符串s为"aaaaaaaaaa".

resize(15)是将s中的有效字符个数增加到15个，多出的位置将用缺省值 '\0' 来填充 字符串s为"aaaaaaaaaa\0\0\0\0\0".

resize(5)是将s中的有效字符缩小成5个

resize还可以这样：

    s.resize(s.size() + 2, 'c');
	cout << s << endl;
	cout << "this string size is " << s.size() << " bytes." << endl;
	cout << "this string length is " << s.length() << " bytes." << endl;
	cout << "this string capacity is " << s.capacity() << "." << endl;

利用reserve提高插入数据的效率，避免增容带来的开销：

void TestPushBack()
{
	string s;
	size_t sz = s.capacity();
	cout << "making s grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		s.push_back('c');
		if (sz != s.capacity())
		{
			sz = s.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

void TestPushBackReserve()
{
	string s;
	s.reserve(100);
	size_t sz = s.capacity();

	cout << "making s grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		s.push_back('c');
		if (sz != s.capacity())
		{
			sz = s.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

总结：

1. 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()。

2. clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。 、

3. 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。

4. 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。

string类对象的访问及遍历操作 ：

 begin和end操作产生指向容器内第一个元素和最后一个元素的下一个位置的迭代器

begin() 返回一个迭代器，它指向容器c的第一个元素

end() 返回一个迭代器，它指向容器c的最后一个元素的下一个位置

rbegin() 返回一个逆序迭代器，它指向容器c的最后一个元素

rend() 返回一个逆序迭代器，它指向容器c的第一个元素前面的位置

void Teststring()
{
	string s("hello world");
	// 3种遍历方式：
	// 需要注意的以下三种方式除了遍历string对象，还可以遍历是修改string中的字符，
	// 另外以下三种方式对于string而言，第一种使用最多
	// 1. for+operator[]
	for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
		cout << s[i] << endl;

	// 2.迭代器
	string::iterator it = s.begin();
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it << endl;
		++it;
	}

	string::reverse_iterator rit = s.rbegin();
	while (rit != s.rend())
		cout << *rit << endl;

	// 3.范围for
	for (auto ch : s)
	{
		cout << ch << endl;
	}
		
}

这里分享一道leetcode上的题目，可以用范围for解决： 

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    int count[26] = { 0 };
	for (auto ch : s)   //范围for
	{
		count[ch - 'a']++; 

	}
	for (int i = 0; i < s.size(); i++)
	{
		if (count[s[i] - 'a'] == 1)
		{
			return i;
		}

	}
	return -1;

 string类对象的修改操作：

 push_back( )  将字符c追加到字符串的末尾，使其长度增加1。

append( )  通过在当前值的末尾附加额外字符来扩展字符串 ，append（）与push_back（）的区别是push_back( )只能追加单个字符，而append( )是追加字符串。

 string str;
 str.push_back(' '); // 在str后插入空格
 str.append("hello"); // 在str后追加一个字符"hello"
 str += 'w'; // 在str后追加一个字符'w' 
 str += "orld"; // 在str后追加一个字符串"orld"
 cout<

 我们来看看find( )和rfind( )的使用：

    string s("string.c.tar.zip");
	size_t pos1 = s.find('.');
	cout << s << endl;
	if (pos1 != string::npos)
	{
		cout << s.substr(0, pos1) << endl;
		cout << s.substr(pos1) << endl;
	}
	
	size_t pos2 = s.rfind('.');
	if (pos2 != string::npos)
	{
		cout << s.substr(pos2)<

 

下面我们来手撕一份代码，看看find( )和substr( ) 是如何实现分离string的：

	 //取出url中的 协议 域名 资源名称
	string url1("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");
	cout << url1 << endl;
	size_t pos1 = url1.find(':');
	if (pos1 != string::npos)
	{
		cout << url1.substr(0, pos1) << endl;
	}
	size_t pos2 = url1.find('/', pos1 + 3);
	if(pos2!=string::npos)
	{
		cout << url1.substr(pos1 + 3, pos2 - pos1 - 3) << endl;
	}
	if (pos2 != string::npos)
	{
		cout << url1.substr(pos2 + 1) << endl;
	}

注意：

1. 在string尾部追加字符时，可以用s.push_back(c) / s.append(1, c) / s += 'c'这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。

2. 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。 

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 string类非成员函数：

 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。

让我们来看一道牛客网的oj题目：

int main() 
{
    string s;
    while (getline(cin, s))
    {
	    size_t pos = s.rfind(' ');
	    string s1 = s.substr(pos + 1);
	    cout << s1.size();
        return 0;
    }
}

这道题目用STL解决的话会非常简单。

思路：getline( )可以读取一串字符，即使遇到空格也不会停止读取，但是如果是平时用cin/scanf的话，遇到空格或回车就会停止读入。 除了getline( )还可以用scanf("%[^\n]",s)。然后就是判断读入的字符串是不是空串，如果不是空串的话，我们就可以用rfind(‘ ’)来从后往前寻找‘ ’的位置，接着我们用substr( )来给字符串s1赋值。s1就是我们要找的单词，最后再用size( )计算字符串s1的长度,就是我们要输出的答案。

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    bool isPalindrome(string s) 
    {
        string s1;
        for (int i = 0; i <= s.size() - 1; i++) {

            if (s[i] >= 'A' && s[i] <= 'Z') {
                s[i] = s[i] + 32;
            }

            if ((s[i] >= 'A' && s[i] <= 'Z') || (s[i] >= 'a' && s[i] <= 'z') ||
                (s[i] >= '0' && s[i] <= '9')) {
                s1 += s[i];
            }
        }
        int  begin = 0, end = s1.size() - 1;
        while (begin < end)
        {
            if (s1[begin] != s1[end])
            {
                return false;
            } 
                ++begin;
                --end;
        }
        return true;
    }

   string addStrings(string num1, string num2) {
        int end1 = num1.size() - 1, end2 = num2.size() - 1;
        int add = 0, sum = 0;
        string s;
        while (end1 >= 0 || end2 >= 0) {
            int val1 = 0, val2 = 0;
            if (end1 >= 0)
                val1 = num1[end1] - '0';
            if (end2 >= 0)
                val2 = num2[end2] - '0';
            sum = val1 + val2 + add;
            if (sum > 9) {
                sum -= 10;
                s += (sum + '0');
                add = 1;
            }
            else {
                add = 0;
                s += (sum + '0');
            }
            --end1;
            --end2;
        }
        if (add == 1) {
            s += (add + '0');
        }
        reverse(s.begin(), s.end());
        return s;
    }