STL介绍以及string类

什么是STL

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的六大组件

为什么要学习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

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(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)

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。 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

string类对象的常见构造

string类对象的容量操作  

 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string类对象的访问及遍历操作 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

string类对象的修改操作  

注意：

1. 在string尾部追加字符时，s.push_back(c) / 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。

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。  

string类非成员函数

vs和g++下string结构的说明

vs下string的结构 string总共占28个字节，内部结构稍微复杂一点，先是有一个联合体，联合体用来定义string中字 符串的存储空间：

当字符串长度小于16时，使用内部固定的字符数组来存放

当字符串长度大于等于16时，从堆上开辟空间

这种设计也是有一定道理的，大多数情况下字符串的长度都小于16，那string对象创建好之后，内 部已经有了16个字符数组的固定空间，不需要通过堆创建，效率高。

其次：还有一个size_t字段保存字符串长度，一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量

最后：还有一个指针做一些其他事情。 故总共占16+4+4+4=28个字节。

g++下string的结构

G++下，string是通过写时拷贝实现的，string对象总共占4个字节，内部只包含了一个指针，该指 针将来指向一块堆空间，内部包含了如下字段：

空间总大小

字符串有效长度

引用计数 

指向堆空间的指针，用来存储字符串

string类的模拟实现

经典的string类问题

题目

LCR 192. 把字符串转换成整数 (atoi) - 力扣（LeetCode）

class Solution {
public:int myAtoi(string str) {int res = 0, bindry = INT_MAX / 10;int i = 0, sign = 1, length = str.size();if(length == 0) return 0;while(str[i] == ' ')if(++i == length) return 0;if(str[i] == '-') sign = -1;if(str[i] == '-' || str[i] == '+') i++;for(int j = i; j < length; j++) {if(str[j] < '0' || str[j] > '9') break;if(res > bindry || res == bindry && str[j] > '7')return sign == 1 ? INT_MAX : INT_MIN;res = res * 10 + (str[j] - '0');}return sign * res;}
};

415. 字符串相加 - 力扣（LeetCode）

两个数字位数不同怎么处理，这里我们统一在指针当前下标处于负数的时候返回 0，等价于对位数较短的数字进行了补零操作。

class Solution {
public:string addStrings(string num1, string num2){int i = num1.length() - 1, j = num2.length() - 1, add = 0;string ans = "";while (i >= 0 || j >= 0 || add != 0) {int x = i >= 0 ? num1[i] - '0' : 0;int y = j >= 0 ? num2[j] - '0' : 0;int result = x + y + add;ans.push_back('0' + result % 10);add = result / 10;i -= 1;j -= 1;}// 计算完以后的答案需要翻转过来reverse(ans.begin(), ans.end());return ans;}
};

. - 力扣（LeetCode）

方法一：

class Solution {  
public:  // 定义一个公开的成员函数isPalindrome，接受一个string类型的参数s，返回一个bool值  bool isPalindrome(string s) {  // 定义一个空字符串sgood，用于存放经过处理后的s的有效字符（即去除非字母数字字符并转换为小写）  string sgood;  // 遍历输入字符串s中的每个字符  for (char ch: s) {  // 如果当前字符是字母或数字（使用isalnum函数判断），则将其转换为小写（使用tolower函数）并添加到sgood中  if (isalnum(ch)) {  sgood += tolower(ch);  }  }  // 使用sgood的逆序迭代器（rbegin到rend）构造一个新的字符串sgood_rev，它包含了sgood的所有字符但顺序相反  string sgood_rev(sgood.rbegin(), sgood.rend());  // 返回sgood和sgood_rev是否相等，即原字符串s是否在经过处理后可以构成一个回文字符串  return sgood == sgood_rev;  }  
};

class Solution {
public:bool isPalindrome(string s) {int n = s.size();int left = 0, right = n - 1;while (left < right) {while (left < right && !isalnum(s[left])) {++left;}while (left < right && !isalnum(s[right])) {--right;}if (left < right) {if (tolower(s[left]) != tolower(s[right])) {return false;}++left;--right;}}return true;}
};

字符串最后一个单词的长度_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)

#include <iostream>
using namespace std;int main() {string str;while (cin >> str) {if (cin.get() == '\n')cout << str.size();}
}

. - 力扣（LeetCode）

#include <iostream>
using namespace std;int main() {string str;while (cin >> str) {if (cin.get() == '\n')cout << str.size();}
}

541. 反转字符串 II - 力扣（LeetCode）

思路：双指针

s[i] 的字符与 s[N - 1 - i] 的字符发生了交换的规律，因此我们可以得出如下双指针的解法：

class Solution 
{
public:void reverseString(vector<char>& s) {int n = s.size();for (int left = 0, right = n - 1; left < right; ++left, --right) {swap(s[left], s[right]);}}
};

387. 字符串中的第一个唯一字符 - 力扣（LeetCode）

class Solution {
public:string reverseStr(string s, int k) {int n = s.length();for (int i = 0; i < n; i += 2 * k) {reverse(s.begin() + i, s.begin() + min(i + k, n));}return s;}
};