字符串

问题描述

字符串是一种特殊的序列，用于存储字符数据。
在C++中为string，Java中为String，Python中为str。
它们都提供了丰富的字符串处理方法。

基本概念

特点

1. 字符序列
2. 支持随机访问
3. 提供字符串操作
4. 不可变性（Java和Python）
5. 支持迭代遍历

代码实现

1. C++ String

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    // 创建字符串
    string str1;                     // 空字符串
    string str2 = "Hello";          // 直接初始化
    string str3(5, 'a');            // 包含5个'a'
    string str4 = str2 + ", World"; // 字符串连接
    
    // 访问和修改
    cout << str2[0] << endl;        // 使用下标访问：H
    str2[0] = 'h';                  // 修改字符
    cout << str2 << endl;           // 输出：hello
    
    // 字符串操作
    cout << str2.length() << endl;  // 长度：5
    cout << str2.size() << endl;    // 同length()：5
    str2.append("!");               // 追加
    str2.push_back('!');            // 添加单个字符
    str2.insert(5, " there");       // 插入子串
    str2.erase(5, 6);              // 删除子串
    
    // 查找
    size_t pos = str4.find("World");
    if (pos != string::npos) {
        cout << "Found at: " << pos << endl;
    }
    
    // 子串
    string sub = str4.substr(0, 5);  // 提取前5个字符
    string sub2 = str4.substr(7);    // 从位置7到末尾的子串
    cout << sub << endl;             // 输出：Hello
    cout << sub2 << endl;            // 输出：World
    
    // 比较
    if (str1 < str2) {
        cout << "str1 is less than str2" << endl;
    }
    
    return 0;
}

2. Java String

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建字符串
        String str1 = "";                  // 空字符串
        String str2 = "Hello";             // 直接初始化
        String str3 = "a".repeat(5);       // 包含5个'a'
        String str4 = str2 + ", World";    // 字符串连接
        
        // 访问字符
        System.out.println(str2.charAt(0));  // 获取字符：H
        
        // 字符串操作
        System.out.println(str2.length());   // 长度：5
        str2 = str2.toLowerCase();           // 转小写
        System.out.println(str2);            // 输出：hello
        
        // StringBuilder用于频繁修改
        StringBuilder sb = new StringBuilder(str2);
        sb.append("!");                      // 追加
        sb.insert(5, " there");             // 插入子串
        sb.delete(5, 11);                   // 删除子串
        str2 = sb.toString();
        
        // 查找
        int pos = str4.indexOf("World");
        if (pos != -1) {
            System.out.println("Found at: " + pos);
        }
        
        // 子串
        String sub = str4.substring(0, 5);   // 提取子串
        System.out.println(sub);             // 输出：Hello
        
        // 比较
        if (str1.compareTo(str2) < 0) {
            System.out.println("str1 is less than str2");
        }
        
        // 分割和连接
        String text = "apple,banana,orange";
        String[] parts = text.split(",");
        String joined = String.join("-", parts);
        System.out.println(joined);          // 输出：apple-banana-orange
    }
}

3. Python String

# 创建字符串
str1 = ""                    # 空字符串
str2 = "Hello"              # 直接初始化
str3 = "a" * 5              # 包含5个'a'
str4 = str2 + ", World"     # 字符串连接

# 访问字符
print(str2[0])              # 获取字符：H
# str2[0] = 'h'            # 错误：字符串不可修改

# 字符串操作
print(len(str2))           # 长度：5
str2 = str2.lower()        # 转小写
print(str2)                # 输出：hello

# 查找
pos = str4.find("World")
if pos != -1:
    print(f"Found at: {pos}")

# 子串和切片
sub = str4[0:5]            # 提取子串
print(sub)                 # 输出：Hello
print(str4[::-1])         # 反转字符串

# 分割和连接
text = "apple,banana,orange"
parts = text.split(",")
joined = "-".join(parts)
print(joined)              # 输出：apple-banana-orange

# 字符串方法
print("hello".upper())          # 转大写
print("  text  ".strip())      # 去除两端空白
print("hello".replace('l', 'L')) # 替换字符
print("hello".count('l'))      # 计数
print("123".isdigit())         # 检查是否为数字
print("abc".isalpha())         # 检查是否为字母

# 格式化
name = "Alice"
age = 20
print(f"{name} is {age} years old")    # f-string
print("{} is {} years old".format(name, age))  # format方法
print("%s is %d years old" % (name, age))      # %操作符

应用场景

1. 文本处理
2. 数据解析
3. 用户输入
4. 文件操作
5. 网络通信

注意事项

1. 字符串不可变性（Java和Python）
2. 字符编码
3. 内存管理
4. 性能优化
5. 字符串池
6. 子串操作差异
   • C++: substr(pos, len) 从pos开始，长度为len
   • Java: substring(begin, end) 从begin到end-1
   • Python: s[begin:end] 从begin到end-1

常见示例

1. 回文字符串判断

bool isPalindrome(string s) {
    int left = 0, right = s.length() - 1;
    while (left < right) {
        if (s[left] != s[right]) return false;
        left++;
        right--;
    }
    return true;
}

public static boolean isPalindrome(String s) {
    int left = 0, right = s.length() - 1;
    while (left < right) {
        if (s.charAt(left) != s.charAt(right)) return false;
        left++;
        right--;
    }
    return true;
}

def is_palindrome(s: str) -> bool:
    return s == s[::-1]  # 使用切片反转

2. 单词统计

map<string, int> countWords(string text) {
    map<string, int> counts;
    stringstream ss(text);
    string word;
    while (ss >> word) {
        counts[word]++;
    }
    return counts;
}

public static Map<String, Integer> countWords(String text) {
    Map<String, Integer> counts = new HashMap<>();
    for (String word : text.split("\\s+")) {
        counts.put(word, counts.getOrDefault(word, 0) + 1);
    }
    return counts;
}

def count_words(text: str) -> dict:
    return Counter(text.split())  # 使用Counter类