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C++基础容器 -- C的数组和字符串和C++的数组和字符串
简介C++基础容器 -- C的数组和字符串和C++的数组和字符串
文章目录
C++基础容器
序列型容器
数组
-
概念
- 代表内存里一组连续的同类型存储区
- 可以用来把多个存储区合并成一个整体
-
数组声明
- int arr[10];
- 类型名称int表述数组里面所有元素的类型
- 名称arr是数组的名称
- 整数10表示数组里面的元素个数
- 数组里元素个数不可以改变
-
使用
- 每个元素都有下标，通过下标可以直接访问任意一个元素
- 下标从0开始到元素个数减一为止
- 超过范围的下标不可以使用
- 数组名称和下标一起可以表述数组里面的元素。arr[4]
-
优点
- 可以编写循环依次处理数组里面所有的元素
- 循环变量可以依次代表所有有效下标
- 下标标识了一个元素在数组的位置
off-by-one error（差一错误）
- 考虑问题原则
- 首先考虑最简单的情况的特例，然后将结果外推
- 仔细计算边界
- 一般使用左闭右开的区间来表示范围
C语言中设计数组下标的原则：从0开始使用非堆成区间；
- 让这个区间是非对称区间
- 让下界可以取到，让上界取不到
这样设计的好处：
- 取值范围：下界到上界
- 如果这个取值范围为空，上界值==下界值
- 即使取值范围为空，上界值永远不可能小于下界值
数组的增删改查
-
在尾部添加和删除时间复杂度为O(1)；
-
不在尾部添加和删除时间复杂度为O(n)；
-
数组遍历高效，时间复杂度为O(1)；
-
数组查找的时间复杂度为O(n)，取决于数组容量；
二维数组的访问
- 在一个小的时间窗内访问的变量地址越接近越好，这样执行速度快；
- 也就是说一般情况下需要将长循环放在内层，最短的循环放在外层以减少cpu跨切循环层的次数；
代码展示：
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
// 数组访问
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 0, 0};
// 推荐方式 ++ 写在前面避免拷贝构造 提速
for (int index = 0; index < 10; ++index)
cout << a[index] << " ";
cout << endl;
// 不推荐方式
for (int index = 0; index <= 9; ++index)
cout << a[index] << " ";
// 数组的查找
int b[] = { 1, 2, 3, 4 };
int len = sizeof(b) / sizeof(b[0]);//得到数组容量
for (int index = 0; index < len; ++index)
{
if (b[index] == 5)
{
cout << index << endl;
return 0;
}
}
//二维数组的访问：
int c[2][4] = { { 1, 2, 3, 4 },{ 5,6,7,8 } };
for (int row = 0; row < 2; ++row)
{
for (int col = 0; col < 4; ++col)
{
cout << c[row][col] << " ";
}
cout << endl;
}
return 0;
}
动态数组 std::vector
vector是面向对象的动态数组 – 使用简单的数组是无法动态扩容插入元素，因为容量有限
vector插入操作
-
vec.insert(–vec.end(), 6);
-
vec.push_back(5);
vector删除操作
- vec.pop_back();
- vec.erase(vec.end() - 2);
示例代码：
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
// 创建动态数组vector
vector<int> vec = { 1,2,3,4 };
cout << "size is " << vec.size() << endl;
cout << "capacity is " << vec.capacity() << endl;
// 遍历所有元素
for (int index = 0; index < vec.size(); ++index)
{
cout << vec[index] << endl;
}
// 在尾部插入一个元素5
vec.push_back(5);
cout << "size is " << vec.size() << endl;
cout << "capacity is " << vec.capacity() << endl;
// 遍历所有元素
for (int index = 0; index < vec.size(); ++index)
{
cout << vec[index] << endl;
}
// 在中间插入一个元素6
vec.insert(--vec.end(), 6);
cout << "size is " << vec.size() << endl;
cout << "capacity is " << vec.capacity() << endl;
// 遍历所有元素
for (int index = 0; index < vec.size(); ++index)
{
cout << vec[index] << endl;
}
// 在尾部移除一个元素
vec.pop_back();
cout << "size is " << vec.size() << endl;
cout << "capacity is " << vec.capacity() << endl;
// 遍历所有元素
for (int index = 0; index < vec.size(); ++index)
{
cout << vec[index] << endl;
}
// 在任意位置移除一个元素
vec.erase(vec.end() - 2);
cout << "size is " << vec.size() << endl;
cout << "capacity is " << vec.capacity() << endl;
// 遍历所有元素
for (int index = 0; index < vec.size(); ++index)
{
cout << vec[index] << endl;
}
return 0;
}
字符串和字符数组
-
字符串变量
- 字符串是以空字符{‘ ’}结束的字符数组
- 空字符’ ’自动添加到字符串的内部表示中
- 在声明字符串变量时，应该为这个空结束符预留一个额外的元素空间 char str[11] = {“helloworld”};
-
字符串常量
- 字符串常量是一对双引号括起来的字符序列
- 字符串中每个字符作为一个数组元素存储 “helloworld”
ASCII码一览表，ASCII码对照表 (biancheng.net)
Unicode编码
-
最初目的是把世界上的文字都映射到一套字符空间中
-
为了表示Unicode字符集，有五种Unicode编码方式，这里说3中
- utf-8 ： 1byte 表示，可以兼容ascii
- 存储效率高，变长，无字节序问题
- utf-16
- 特点是定长，有字节序的问题（不可作为外部编码）
- utf-32
- 特点是定长，有字节序问题（不可作为外部编码）
- utf-8 ： 1byte 表示，可以兼容ascii
-
编码错误的根本原因是在于编码方式和解码方式的不统一
windows文件可能有Bom 如果在其他平台可以去掉bom
字符串的指针表示方法
- 指针表示方法 – char* pStrHelloWrold = “helloworld”;
字符串的常见操作
-
字符串长度：strlen(s);
-
字符串比较：strcmp(s1, s2);
-
字符串拷贝：strcpy(s1, s2); 复制s2到s1s
-
复制指定长度字符串：strncpy(s1, s2, n);
-
字符串拼接：strcat(s1, s2);
-
查找字符：strchr(s1, ch);
-
查找字符串：strstr(s1, s2)；
字符串操作的问题
- C中原始字符串操作在安全性和效率存在一定的问题
- 缓冲区溢出问题
- strlen的效率可以提升：空间换时间
#include <string.h>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
// 定义一个数组
char strHelloWorld[11] = { "helloworld" }; // 这个定义可以
char* pStrHelloWrold = "helloworld";
pStrHelloWrold = strHelloWorld;
//strHelloWorld = pStrHelloWrold; // 数组变量的值不允许改变
// 字符0, ' ', '0'的区别
char c1 = 0;
char c2 = ' ';
char c3 = '0';
// 通过数组变量遍历修改数组中的元素值
for (int index = 0; index < strlen(strHelloWorld); ++index)
{
strHelloWorld[index] += 1;
std::cout << strHelloWorld[index] << std::endl;
}
// 通过指针变量遍历修改数组中的元素值
for (int index = 0; index < strlen(strHelloWorld); ++index)
{
pStrHelloWrold[index] += 1;
std::cout << pStrHelloWrold[index] << std::endl;
}
cout << endl; // 换行
// 计算字符串长度
cout << "字符串长度为: " << strlen(strHelloWorld) << endl;
cout << "字符串占用空间为: " << sizeof(strHelloWorld) << endl;
return 0;
}
#include <string.h> //使用C库的头文件
#include <iostream>
using namespace std;
const unsigned int MAX_LEN_NUM = 16;
const unsigned int STR_LEN_NUM = 7;
const unsigned int NUM_TO_COPY = 2;
int main()
{
char strHelloWorld1[ ] = { "hello" };
char strHelloWorld2[STR_LEN_NUM] = { "world1" };
char strHelloWorld3[MAX_LEN_NUM] = {0};
//strcpy(strHelloWorld3, strHelloWorld1); // hello
strcpy_s(strHelloWorld3, MAX_LEN_NUM, strHelloWorld1);
//strncpy(strHelloWorld3, strHelloWorld2, NUM_TO_COPY); // wollo
strncpy_s(strHelloWorld3, MAX_LEN_NUM, strHelloWorld2, NUM_TO_COPY);
//strcat(strHelloWorld3, strHelloWorld2); // wolloworld1
strcat_s(strHelloWorld3, MAX_LEN_NUM, strHelloWorld2);
//unsigned int len = strlen(strHelloWorld3);
unsigned int len = strnlen_s(strHelloWorld3, MAX_LEN_NUM);
for (unsigned int index = 0; index < len; ++index)
{
cout << strHelloWorld3[index] << " ";
}
cout << endl;
// 小心缓冲区溢出
//strcat(strHelloWorld2, "Welcome to C++");
strcat_s(strHelloWorld2, STR_LEN_NUM, "Welcome to C++");
return 0;
}
C++中的std::string
- C++中提供了string类型专门表示字符串
- 使用string可以更加安全方便的管理字符串
使用起来比原始的C风格的方法更安全和方便，对性能要求不是特别高的常见可以使用。
示例代码：
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
// 字符串定义
string s1;//定义空字符串
string s2 = "helloworld";//定义并初始化
string s3("helloworld");
string s4 = string("helloworld");
// 获取字符串长度
cout << s1.length() << endl;
cout << s1.size() << endl;
cout << s1.capacity() << endl;
// 字符串比较
s1 = "hello", s2 = "world";
cout << (s1 == s2) << endl;
cout << (s1 != s2) << endl;
// 转换成C风格的字符串
const char *c_str1 = s1.c_str();
cout << "The C-style string c_str1 is: " << c_str1 << endl;
// 随机访问
for (unsigned int index = 0; index < s1.length(); ++index)
{
cout << c_str1[index] << " ";
}
cout << endl;
for (unsigned int index = 0; index < s1.length(); ++index)
{
cout << s1[index] << " ";
}
cout << endl;
// 字符串拷贝
s1 = "helloworld";
s2 = s1;
// 字符串连接
s1 = "helllo", s2 = "world";
s3 = s1 + s2; //s3: helloworld
s1 += s2; //s1: helloworld
return 0;
}
风语者！平时喜欢研究各种技术，目前在从事后端开发工作，热爱生活、热爱工作。
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