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字符数组与字符串

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内容

• 计算机如何储存变量
• char数组与string

计算机是如何储存数字的

用二进制存储数字

因为计算机的构造原理，计算机只能储存0，1这两种状态(低电位代表0，高电位代表1)

那么如何表示一个我们日常生活中的数呢？这就要用到二进制

假如一段二进制数为 $1010$，那么它转化为10进制就是

$0 * 2^0 + 1 * 2^1 + 0 * 2^2 + 1 * 2^3= 10$

内存单元

每一个$0/1$数字占一位，而一个内存单元有$8$位，称为字节，即bit，它的单位是byte。 所以，理论上$1$ byte能表示的最大数是$(11111111)_{(2)} =\sum_{i=0}^{7}2^i =2^8 - 1$

C++中的变量

C++中 int 类型的变量占用四个字节，也就是有32个$0/1$位

那么理论上它能表示的最大的数应该是$2^{32}-1$

但是！！

问题在于，它该怎么表示负数？

为了表示负数，C++中把int的最高位，即代表$2^{31}$的那一位作为符号位，如果它是$0$，那就是正数，如果它是$1$，那就是负数，所以它可以表示 $[-(2^{31}-1),2^{31}-1]$

同样的，long long是$8$个字节，它的最高位也是表示正负，所以它可以表示 $[-(2^{63}-1), 2^{63}-1]$

所以说，在爆int的时候，有时候结果就会变成负数

unsigned 类型变量

使用unsigned int/unsigned long long时，它就将所有$0/1位$都用来表示数值，所以它无法表示负数，但是表示范围扩大了。

且发生算术溢出时，就相当于自动对最高位取模。

比如unsigned int ,发生溢出时，高于最高位的所有数被丢弃，就相当于对$2^{31}$取模。

计算机如何储存字符

我们可以用二进制来表示数字，但是该如何去表示字母呢？

字母与数字可以说是完全没有关系，所以肯定无法某些运算来得到

所以为了解决这个问题，大家规定，用特定数值来表示某个字母

即，建立数值与字母一一对应关系。

比如说，用$65$表示A，用$66$表示B。

ASCLL码

因为用特定数值表示特定字母这种方式是人为规定的，不同地区会有不同的规定，所以为了防止混乱，现在一般采用ASCII码这种对应规则。

美国信息交换标准代码是由美国国家标准学会(American National Standard Institute , ANSI )制定的，是一种标准的单字节字符编码方案，用于基于文本的数据。它最初是美国国家标准，供不同计算机在相互通信时用作共同遵守的西文字符编码标准，后来它被国际标准化组织（International Organization for Standardization, ISO）定为国际标准，称为ISO 646标准。适用于所有拉丁文字字母。

我们发现，大写字母、小写字母、数字的ASCII码是分别连续的。

即， A的ASCII码下一位就是B，c的ASCLL码下一位就是d。

具体应用

我们可以尝试以下程序

printf("%d %c\n", 65, 65);

那么具体发生了什么？

• %d是告诉计算机，接下来要输出的内容，是按照int类型来输出的，所以，计算机会把$65$对应的值，也就是$65$本身，输出。
• %c是告诉计算机，接下来要输出的内容，是按照char类型来输出的，所以，计算机会把$65$作为ASCII码，来输出其对应的字符，也就是‘A’，输出。

printf("%d %c\n", 'A', 'A');

%d是把'A'的ASCII码输出，%c就是输出'A'本身 因为'A'本身在内存中储存形式，其实就是数值，即$65$，只是根据输出方式不同，而采取不同的表现形式。

for(int i = 0; i <= 25; ++i) 
    printf("%c ", 'A' + i);
for(int i = 0; i <= 25; ++i) 
    printf("%c ", 'a' + i);

利用字母ASCII码连续的性质，输出'A'到'Z'，'a'到'z'的所有字母。

char x = '2';
int t = x - '0';
printf("%d\n", t);

通过减去'$0$'，就可以将字符型数字，转化为数值。

转义符

假如我们想让计算机输出一个空格，或者换行，怎么实现？又或者说，空格和换行，在计算机中是怎么保存的？

这就用到了转义符，在C++中，它是'\'。

比如: * 空格: '\0' * 换行符'\n'

当读入到'\'时，计算机就不会输出'\'了，而是会再读取它后面一位，以此来确定内容。

那么怎么输出一个'\'？

printf("\\");

字符数组

如果我们需要储存一串字符的话，比如'ldstql'，那么我们就需要使用字符数组。

定义

char s[10005];

之后的实例中，默认s数组已经被声明过了。

读入

scanf("%s", s);

注意，仅在读入字符串，即'%s'时，不需要在变量前加'&'。

输出

printf("%s\n", s);

读入

scanf("%s", s);

这种方法就是将读入的字符串从s[0]开始，依次往后复制，一直读入到空格/换行符才会停止。 比如你想读入两个字符串，用空格把它们分割，那么当你敲下空格时，计算机看到的其实是'\0'，然后它就知道这个字符串结束了。

顺带一提，当你建立一个char数组时，它的每一位默认为是'\0'。

当我们用上述方法读入字符串'ldstql'时,得到的结果就是

s[0] = 'l'; s[1] = 'd'; s[2] = 's';
s[3] = 't', s[4] = 'q', s[5] = 'l';

那么假如我习惯数组下标是从$1$开始的，怎么样才能读入的时候，s[1]开始赋值呢？

很简单，只需要在数组名后加上你想要从第几位开始的数字即可。

scanf("%s", s + 1);

这样做，就是从第$1$位开始读入。

s[1] = 'l'; s[2] = 'd'; s[3] = 's';
s[4] = 't', s[5] = 'q', s[6] = 'l';

输出

输出整个字符串

printf("%s\n", s);

它的输出规则是和读入一样的，从第$0$位开始依次往后输出，一直读入到空格/换行符才会停止。

注意！！！！ 上述规则意味着，当你读入时，如果是从第一位读入的话，那么输出的时候，也要从第一位开始，因为第$0$位是空格，即'\0',所以假如还是从第$0$位输出的话，那么它什么都不会输出。

printf("%s", s + 1); // 从第$1位开始输出。

字符串中单个字符

s[i]可以访问字符串中第$i$个字符，此时可以把它当作字符处理。

s[1]='l'; s[2]='d';s[3]='s'

同样的，也可以按照单个字符的形式输出

printf("%c", s[1]);

cstring库

C++中有一个专门用来帮助我们处理字符串的库，它就叫

#include<cstring>

里面提供了很多类、函数可供我们使用

注意

当你使用库中内容时，必须要include这个库。

strlen()

strlen()这个函数，会返回给定的字符串的长度

int n = strlen(s);

它的遍历字符串方式，和scanf/printf是一样的，所以如果字符串是从第一位读入的话，那么如果想要得到正确结果，也必须把第一位传入进去。

int n = strlen(s + 1);

我们以后读入了一个字符串，就可以用这个函数来快速获取它的长度了。

scanf("%s", s + 1);
int n =  strlen(s + 1);
for(int i = 1; i <= n; i++)
    printf("%c ", s[i]);

strcpy()

strcpy(x, y)的作用是把y字符串拷贝给x

char s1[21], s2[21];
scanf("%s", s1);
strcmp(s2, s1);

同样的，它的遍历数组方式与strlen一样。 所以如果是从第一位开始读入的，复制的时候也要从第一位

char s1[21], s2[21];
scanf("%s", s1 + 1);
strcmp(s2, s1 + 1); //从s2的第0位开始粘贴
strcmp(s2 + 1, s1 + 1) //从s2的第1位开始粘贴

string

cstring为我们提供了一个类（现在可以认为是个又特殊功能的变量），叫做 string，它本身就是一个字符串。

声明

string s;

读入

cin >> s;

string类型变量只能用cin来进行读入，不能使用scanf，且只能从第$0$位开始读入。 string是不需要声明大小的，它是‘动态’的，即会根据输入的内容自己控制大小。

string其余部分，与char数组一致。

cin >> s[1]; //读入第$1$位
cout << s[1]; //然后输出

string还自带很多功能。

int n = s.length() // 返回s的字符串长度
for(int i = 0; i < s.length(); ++i) // 这样遍历s
    cout << s[i] << " ";
s.clear() // 清除s内的所有内容

两个string类型之间可以直接相加，相当于把后面string的加到前面string的后面。

string a = "lds", b = "tql";
cout << a + b << endl;

但是，string类型之间是没有减法运算的 : (

一些细节

不管是string，还是char数组，当你对整个数组进行读入时，会直接覆盖掉之前的所有字符，哪怕之前字符串长度是114514，你对整个字符串输入了一个字符串，那就会清除掉之前所有的字符。但如果你对单个位置进行读入，那么是不会覆盖掉其余部分的。

char f[10005];
string s;

cin >> s; //第一次读入
cin >> s; //会覆盖掉所有第一次读入的内容
cin >> s[0] >> s[1] >> s[2]; //只会覆盖掉0,1,2这三个位置

cin >> f; //第一次读入
cin >> f; //会覆盖掉所有第一次读入的内容
cin >> f[0] >> f[1] >> f[2]; //只会覆盖掉0,1,2这三个位置

string数组

string 也是可以开成数组形式的。

string s[10]; // 声明10个string类型的数组
cin >> s[0] //向第0个string中进行读入
cout << s[0][0] // 输出第0个string的第0个字符
int n = s[0].length()//获得第0个string的长度
for(int i = 0; i < s[0].length(); i++) //遍历这个第0个string
    cout << s[0][i] << "0";

例题 判断回文串

给定一个由小写英文字母组成的字符串，判断它是否为回文串。

回文串的定义为:这个字符串从左往右读和从右往左着读是一样的，比如'cucuc'是回文串，而'niconiconi'就不是回文串。

提示

对于一个字符串，假如它的长度为$n$，我们从第$1$位开始读入,那么我们怎么知道与它对应的字符呢？

比如第$i$位，与之对应的就是$n - i + 1$

bool succ = true;
for(int i = 1; i < (n / 2); ++i) {
    if(s[i] != s[n - i + 1]) {
        succ = false;
        break; //既然已经对应不上了，那么它肯定不是回文串，那么就没有继续判断的必要了
    }
}