【数据结构】字符串操作整理（C++）

1. 字符串长度与容量

size() / length()

• 定义：返回字符串的当前长度（字符数）。

• 用法 ：

  string s = "hello";
  cout << s.size();  // 输出：5

• 提示 ：size() 和 length() 功能完全相同，可互换使用。

capacity()

• 定义：返回当前分配给字符串的内存容量（字符数）。

• 用法 ：

  string s = "hello";
  cout << s.capacity();  // 可能输出：15（取决于编译器实现）

• 提示：容量通常大于实际长度，以避免频繁重新分配内存。

2. 字符串修改

push_back(char c)

• 定义：在字符串末尾添加一个字符。

• 用法 ：

  string s = "abc";
  s.push_back('d');  // s 变为 "abcd"

• 提示 ：等效于 s += c，但 push_back() 更明确表示添加单个字符。

append(const string& str)

• 定义：在字符串末尾追加另一个字符串。

• 用法 ：

  string s = "hello";
  s.append(" world");  // s 变为 "hello world"

• 提示 ：支持追加子串（如 append(str, pos, len)）或字符数组。

erase(pos, len)

• 定义 ：从位置 pos 开始删除 len 个字符（若省略 len，则删除到末尾）。

• 用法 ：

  string s = "hello";
  s.erase(1, 2);  // s 变为 "hlo"

• 提示：删除后，后续字符会前移填补空缺，可能影响迭代器。

3. 字符串查找

find(const string& str, pos)

• 定义 ：从位置 pos 开始查找子串 str，返回首次出现的位置；若未找到，返回 string::npos。

• 用法 ：

  string s = "hello";
  size_t pos = s.find("ll");  // pos = 2

• 提示 ：查找失败时需检查 pos == string::npos。

rfind(const string& str)

• 定义：从后往前查找子串，返回最后一次出现的位置。

• 用法 ：

  string s = "abab";
  size_t pos = s.rfind("ab");  // pos = 2

4. 字符串子串

substr(pos, len)

• 定义 ：返回从位置 pos 开始的 len 个字符的子串（若省略 len，则截取到末尾）。

• 用法 ：

  string s = "hello";
  string sub = s.substr(1, 3);  // sub 为 "ell"

• 提示 ：substr(pos) 可用于截取后缀子串。

5. 字符串替换

replace(pos, len, const string& str)

• 定义 ：将从位置 pos 开始的 len 个字符替换为 str。

• 用法 ：

  string s = "hello";
  s.replace(1, 3, "XYZ");  // s 变为 "hXYZo"

• 提示：替换前后的字符串长度可能不同，需注意后续字符位置变化。

6. 字符串比较

compare(const string& str)

• 定义 ：比较两个字符串的字典序。返回值：

  • 0：相等
  • 负值：当前字符串小于 str
  • 正值：当前字符串大于 str

• 用法 ：

  string s1 = "abc";
  string s2 = "abd";
  cout << s1.compare(s2);  // 输出负值（如 -1）

• 提示 ：更常用 ==、<、> 等运算符进行比较。

7. 字符串与数值转换

stoi(const string& str)

• 定义 ：将字符串转换为整数（类似的有 stol、stod 等）。

• 用法 ：

  string s = "123";
  int num = stoi(s);  // num = 123

• 提示 ：若字符串格式非法，会抛出 invalid_argument 或 out_of_range 异常。

to_string(int value)

• 定义：将数值转换为字符串（支持各种数值类型）。

• 用法 ：

  int num = 123;
  string s = to_string(num);  // s = "123"

注意事项

1. 迭代器失效 ：在修改字符串（如 erase、insert）后，原有的迭代器、引用和指针可能失效。
2. 性能考虑：频繁的插入或删除操作可能导致内存重新分配，效率较低。
3. 空字符串检查 ：使用 empty() 而非 size() == 0 检查字符串是否为空。
4. 边界检查 ：访问或操作字符串时，确保索引不越界（可用 at(pos) 替代 []，越界时抛出异常）。

示例

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string s = "hello";
    
    // 修改
    s.push_back('!');  // "hello!"
    s.append(" world");  // "hello! world"
    
    // 查找
    size_t pos = s.find("world");  // 7
    
    // 替换
    if (pos != std::string::npos) {
        s.replace(pos, 5, "universe");  // "hello! universe"
    }
    
    // 子串
    std::string sub = s.substr(6, 3);  // "! u"
    
    // 转换
    int num = 42;
    std::string numStr = std::to_string(num);  // "42"
    
    std::cout << s << "\n";  // 输出：hello! universe
    return 0;
}