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c++虫洞 STL string 原创
模块师
发布于 2022-1-30 14:47
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春节不停更，此文正在参加「星光计划-春节更帖活动」https://harmonyos.51cto.com/posts/9923
STL
什么是STL
STL(standard template libaray-标准模板库)：==是C++标准库的重要组成部分==，不仅是一个可复用的组件库，而且==是一个包罗数据结构与算法的软件框架==
STL版本
原始版本
Alexander Stepanov、Meng Lee 在惠普实验室完成的原始版本，本着开源精神，他们声明允许任何人任意运用、拷贝、修改、传播、商业使用这些代码，无需付费。唯一的条件就是也需要向原始版本一样做开源使用。 HP 版本–所有STL实现版本的始祖
P. J. 版本
由P. J. Plauger开发，继承自HP版本，被Windows Visual C++采用，不能公开或修改，缺陷：可读性比较低，符号命名比较怪异
###RW版本
由Rouge Wage公司开发，继承自HP版本，被C+ + Builder 采用，不能公开或修改，可读性一般。
SGI版本
由Silicon Graphics Computer Systems，Inc公司开发，继承自HP版 本。被GCC(Linux)采用，可移植性好，可公开、修改甚至贩卖，从命名风格和编程 风格上看，阅读性非常高。==我们后面学习STL要阅读部分源代码，主要参考的就是这个版本。==
STL的六大组件
如何学习STL
简单总结一下：
==学习STL的三个境界：==
- 能用，
- 明理，
- 能扩展 。
==进公司前要把前两层修炼熟悉,第三层是在公司中修炼的==
STL的缺陷
- STL库的更新太慢了。这个得严重吐槽，上一版靠谱是C++98，中间的C++03基本一些修订。C++11出
来已经相隔了13年，STL才进一步更新。- STL现在都没有支持线程安全。并发环境下需要我们自己加锁。且锁的粒度是比较大的。
- STL极度的追求效率，导致内部比较复杂。比如类型萃取，迭代器萃取。
- STL的使用会有代码膨胀的问题，比如使用vector/vector/vector这样会生成多份代码，当然这是模板语
法本身导致的。
接下来我们要学的第一个容器就是string
为什么学习string类？
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
标准库中的string类
string类(了解)
- 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。
在使用string类时，必须包含#include头文件以及using namespace std;
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
(constructor)函数名称 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
==学STL，重点讲最常用30%左右的接口函数，其他很少用，如果有一天我们需要用，就去看文档==
int main() { string s1; //无参构造 string s2("Hello c++"); //带参数构造 string s3 = "Hello c++";//编译器优化的直接构造 string s4(s2); //拷贝构造 string s5(s4, 2, string::npos); //部分构造 string s6("123456789", 5); //构造前n个字符 //这个作用就是假如以后要写网络的代码，截取前几个字符会用到 const char* url = "http://www.cplusplus.com/reference/string/string/string/"; string s7(url, 5); string s8(10, 'x'); //构造n个一样的字符 cout << s1 << endl; cout << s2 << endl; cout << s3 << endl; cout << s4 << endl; cout << s5 << endl; cout << s6 << endl; cout << s7 << endl; cout << s8 << endl; return 0; }
2.string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 （重点） 检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false clear （重点） 清空有效字符 reserve （重点） 为字符串预留空间 resize （重点） 将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充 ==实际上length在string中就是数组长度，和size一样，那为什么要两个一样的呢，是因为历史上string出来的要比stl早，string在官网文档也没有归类到容器里面（但他就是容器），而是放在了头文件里面，size是普法，length是只用与string的==
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。
==这里提一嘴 at 的作用和 [] 是一样的，可以认为是早期语法可能不太支持 [] 所以才有at这个接口代替，后面支持了，at就基本不用了，他们也不是完全一样，他们越界就不一样==
==reserve给足空间就可以防止多次增容，那么resize可以吗==
==我们也可以看看相同的代码在不同平台跑出来的结果==
int main() { string s1 = "Hello world"; string s2 ="world"; //判断字符串是否为空 cout <<"s1.empty "<< s1.empty() << endl; cout << "s2.empty " << s2.empty() << endl; //大小 cout << "s1.size " << s1.size() << endl; cout << "s2.size " << s2.size() << endl; //容量 cout <<"s1.capacity "<< s1.capacity() << endl; cout <<"s2.capacity "<< s2.capacity() << endl << endl; //清掉所有的数据，就是size变成零,但是空间不释放 s1.clear(); cout << "s1.size " << s1.size() << endl; cout << "s1.capacity " << s1.capacity() << endl << endl; //在对象中插入n个字符，默认字符是‘\0’ //想要放其他字符就 s1.resize(15); string s3 = s2; s2.resize(1,'x'); s3.resize(16,'x'); cout <<"s2: "<< s2 << endl; cout <<"s3: "<< s3 << endl; cout << "s1.size " << s1.size() << endl; cout << "s2.size " << s2.size() << endl; cout << "s1.capacity " << s1.capacity() << endl; cout << "s2.capacity " << s2.capacity() << endl << endl; //请求一个容量的改变 s2.reserve(40); cout << "s2: " << s2 << endl; cout << "s2.size " << s2.size() << endl; cout << "s2.capacity " << s2.capacity() << endl << endl; string s4; ////直接给足空间防止多次增容 //s4.reserve(127); //看看resize可不可以防止多次增容 s4.resize(127); int old_capacity = s4.capacity(); for (char ch = 0; ch < 127; ch++) { s4 += ch; //查看增容情况 if (old_capacity != s4.capacity()) { cout << "增容：" << old_capacity <<"->"<< s4.capacity()<< endl; } old_capacity = s4.capacity(); } cout << s4 << endl << endl; return 0; }
3.string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代器 rbegin + rend 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代器 范围for C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式 ==迭代器==
==迭代器意义：像string，vector支持[]遍历，但是list，map等等容器不支持[],我们就要用迭代器遍历，所以迭代器是一种统一的使用方式==
int main() { string s1 = "Hello c++"; //迭代器 string::iterator it = s1.begin();//begin是返回开始位置的迭代器 while (it != s1.end())//end是返回结束位置的迭代器 { static char tmp = 'a'; *it++ = tmp++; } it = s1.begin(); while (it != s1.end())//end是返回结束位置的迭代器 { cout << *it << " "; it++; } return 0; }==反向迭代器==
int main() { string s1 = "Hello c++"; //反向迭代器 string::reverse_iterator rit = s1.rbegin(); while (rit != s1.rend()) { cout << *rit << " "; rit++; } return 0; }
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+= (重点) 在字符串后追加字符串str c_str(重点) 返回C格式字符串 find + npos(重点) 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。
int main() { string s; s.push_back('h'); s.push_back('e'); s.push_back('l'); s.push_back('l'); s.push_back('o'); cout << s << endl; s.append(" world"); cout << s << endl; string s2 = "!!!!!!"; s.append(s2); cout << s << endl; //但是不巧的是实际中最喜欢用的是+= string s3; s3 += 'X'; s3 += "你好"; s3 += s2; cout << s3 << endl; //尽量少用insert，因为底层实现是数组，头部或者中间需要挪动数据 s3.insert(0, "x"); s3.insert(0,"hhhh"); cout << s3 << endl; //删除 string s4 = s3; string s5 = s3; string s6 = s3; s4.erase(3, 100);//从第三个开始删除 s5.erase(3);//从第三个开始删除，一直删完 s6.erase(); //直接删光 cout << s4 << endl; cout << s5 << endl; cout << s6 << endl; return 0; }
int main() { string s("Hello world"); cout << s << endl; //这边调的是operator<<(cout,s); cout << s.c_str() << endl;//这边调用的是内置类型operator<<(cout,const char*); s.resize(20); s += "!!!"; cout << s << endl; cout << s.c_str() << endl; return 0; }
int main() { //假设我们需要取文件名的后缀 string filename = "text.txt.zip"; size_t pos = filename.rfind('.'); if (pos != string::npos) { string suff(filename, pos); cout << suff << endl; } return 0; }
//取域名 string GetDomain(const string& url) { size_t pos = url.find("://"); if (pos != string::npos) { //找到域名的最开始位置 size_t start = pos + 3; //从域名开始的位置向后面找 ’/‘ size_t end = url.find('/', start); if (end != string::npos) { return url.substr(start, end - start); } } //假如没有就返回一个匿名对象 return string(); } //取协议 string GetProtocol(const string& url) { size_t pos = url.find("://"); if (pos != string::npos) { return url.substr(0, pos); } //假如没有就返回一个匿名对象 return string(); } int main() { //分别取出域名和协议名 string url1 = "http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/"; string url2 = "https://juejin.cn/creator/home"; cout << GetDomain(url1) << endl; cout << GetProtocol(url1) << endl; cout << GetDomain(url2) << endl; cout << GetProtocol(url2) << endl; return 0; }
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>> （重点） 输入运算符重载 operator<< （重点） 输出运算符重载 getline （重点） 获取一行字符串 relational operators （重点） 大小比较
几题小菜
找字符串中第一个只出现一次的字符
用这题来练手3种遍历
<font color=#FF00FF >下标+[]</font>
class Solution { public: int firstUniqChar(string s) { //26个字母计数数组 int count[26] = {0}; int i= 0; //遍历计数 for(i = 0;i<s.size();i++) { count[s[i]-97]++; } //找第一个是1的 for(i = 0;i<s.size();i++) { if(1 == count[s[i]-97]) return i; } return -1; } };迭代器
class Solution { public: int firstUniqChar(string s) { //26个字母计数数组 int count[26] = {0}; //迭代器 string::iterator it = s.begin(); while(it != s.end()) { count[*it-97]++; it++; } //找第一个是1的 for(int i = 0;i<s.size();i++) { if(1 == count[s[i]-97]) return i; } return -1; } };范围for
class Solution { public: int firstUniqChar(string s) { //26个字母计数数组 int count[26] = {0}; //范围for for(auto& e:s) { count[e-97]++; } //找第一个是1的 for(int i = 0;i<s.size();i++) { if(1 == count[s[i]-97]) return i; } return -1; } };
仅仅反转字母
class Solution { public: //判断是否是字母 bool isletter(const char ch) { if((ch >= 'a' && ch<='z') ||(ch >= 'A' && ch <='Z')) return true; return false; } string reverseOnlyLetters(string s) { if(!s.size()) return s; //头尾下标 int 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; } };
字符串最后一个单词的长度
#include <iostream> using namespace std; int main() { string str; getline(cin,str); size_t pos = str.rfind(' '); if(pos != string::npos) { cout<< str.size()-pos-1<<endl; } else { cout<< str.size()<<endl; } return 0; }
验证回文串
class Solution { public: bool isPalindrome(string s) { //创建两个空字符串 string str1,str2,str3; //反向迭代器 string::reverse_iterator rit = s.rbegin(); while(rit != s.rend()) { if(*rit >= 'A' && *rit <='Z') str1 += *rit+32; else if(*rit >= 'a' && *rit<='z') str1 += *rit; else if(*rit >= '0' && *rit<='9') str1 += *rit; rit++; } str2 = str1; //再来一次反向迭代器 string::reverse_iterator rt = str2.rbegin(); while(rt != str2.rend()) str3 += *rt++; if(str3 == str2) return true; else return false; } };
class Solution { public: //判断字母数字 bool islettername(const char& ch){ if(ch >= 'a' && ch <= 'z' || (ch >= '0' && ch <='9')) return true; return false; } bool isPalindrome(string s) { //先把s里面大写全部改成小写的 for(auto& e:s) { if(e>='A' && e<='Z') e+=32; } int begin = 0; int end = s.size()-1; while(begin < end) { while(begin < end && !islettername(s[begin])) begin++; while(begin < end && !islettername(s[end])) end--; if(s[begin] == s[end]) { begin++; end--; } else return false; } return true; } };
字符串相加
class Solution { public: string addStrings(string num1, string num2) { //两个下标 int end1 = num1.size()-1,end2 = num2.size()-1; //计算后的对象 string ansStr; //进位 int carry = 0; while(end1>=0 || end2>=0) { int n1 = 0; if(end1 >= 0){ n1 = num1[end1] - '0'; end1--; } int n2 = 0; if(end2 >= 0){ n2 = num2[end2] - '0'; end2--; } //两个位置开始相加 int ret = n1+n2+carry; if(ret > 9){ ret -= 10; carry = 1; } else carry = 0; //这是就准备插字符 ansStr.insert(0,1,ret+'0'); } //插最后一个进位的 if(carry) ansStr.insert(0,1,carry+'0'); return ansStr; } };==实际上我们可以看到提交时间看到我们时间复杂度不行，那是因为我们头插了insert了，字符串越长，挪动的就越恶心，也就效率越低，所以我就直接尾插，到最后再来个逆置reverse就行了，这时候就看我们选用的接口了，基本一题都有好几种解法==
class Solution { public: string addStrings(string num1, string num2) { //两个下标 int end1 = num1.size()-1,end2 = num2.size()-1; //计算后的对象 string ansStr; //进位 int carry = 0; while(end1>=0 || end2>=0) { int n1 = 0; if(end1 >= 0){ n1 = num1[end1] - '0'; end1--; } int n2 = 0; if(end2 >= 0){ n2 = num2[end2] - '0'; end2--; } //两个位置开始相加 int ret = n1+n2+carry; if(ret > 9){ ret -= 10; carry = 1; } else carry = 0; //这是就准备插字符 我们这就直接尾插 ansStr += (ret +'0'); } //插最后一个进位的 if(carry) ansStr += (carry +'0'); //然后逆置就行 reverse(ansStr.begin(),ansStr.end()); return ansStr; } };
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已于2022-2-2 18:16:40修改
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